Luft und Fliegen (PDF)

Luft und Fliegen

Selbstständiges Experimentieren lernen in Klassenstufe 5/6

Anregungen zum kompetenzorientierten Unterricht

Luft und Fliegen

Impressum

Herausgeber Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Landesinstitut für Lehrerbildung und Schulentwicklung

Autor Lars Janning

Layout Tobias Emskötter

Auflage: 1000

Hamburg, Juni 2009

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Inhalt

Vorwort

EinleitungVorwort .................................................................................................................... 3Hinweise zur Durchführung ..................................................................................... 5Material .................................................................................................................. 9

Sachinformationen zum ThemaSachinformationen Luft ................................................................................... ...... 10Sachinformationen Fliegen ..................................................................................... 11Sachinformationen Vogelflug ................................................................................. 12Lösungen zu den Fragen ....................................................................................... 13

ExperimentalteilIn Gruppen experimentieren ................................................................................. 16Übersicht über die Experimente ............................................................................. 17Kopiervorlage „nummerierte Köpfe“ .................................................................... 18Luft I Geisterflasche Luft und Wärme ......................................... 19Luft II Bockige Spritzen Luft kann man zusammendrücken .............. 20Luft 1 Kerze im Trinkglas Luft ist ein Gemisch verschiedener Gase ..... 21Luft 2 Ballonwaage Luft hat Gewicht ......................................... 23Luft 3 Geheimnisvoller Luftstrom (Coanda-Effekt) .......................................... 24Luft 4 Unsichtbar und doch da! Innendruck, Außendruck ............................ 25Luft 5 Papier im Trinkglas Luft besteht aus Materie ............................ 26Luft 6 Bierdeckeltrick Luftdruck .................................................. 27Luft 7 Luftballon im Weltraum Vakuum ................................................... 28Luft 8 Zeitungstrick Vakuum, umgebender Luftdruck .............. 29Flug 1 Magischer Luftzug Bernoulli-Effekt ........................................... 30Flug 2 Tragfläche im Luftstrom Auftrieb .................................................... 31Flug 3 Schwebende Kugel Impuls entgegen Schwerkraft .................... 32Flug 4 Wirbelflieger Luftwiderstand ......................................... 33Flug 5 Papiergleiter Steuerung ................................................ 34Flug 6 Flugwettbewerb Gleitflug .................................................. 35Flug 7 Feder in Glasröhre Segelflug .................................................. 36Flug 8 Vogelfeder und Papierfeder Eigenschaften einer Vogelfeder .................. 37Lösungskarten .................................. .................................................................... 38Lösungshinweise zu den Zusatzaufgaben ................................................................. 46

ZusatzmaterialFlaschenrakete Raketenbau ............................................... 49Springbrunnen Unterdruck, Schwerkraft ........................... 50Fallschirm Luftwiderstand ......................................... 51Zauberdose Aggregatzustände fest-flüssig-gasförmig ..... 53Drehflieger Bau eines Wirbelfliegers ........................... 54Warme Luft dehnt sich aus! Beweise es! Luft und Wärme ......................................... 55Piratenversuch Prinzip Taucherglocke ............................... 57Luft in Waschflasche .............................................................................................. 59Flugzeug-TÜV .................................. .................................................................... 60Kreuzworträtsel ...................................................................................................... 61Lösungshinweise zum Zusatzmaterial ...................................................................... 62

Kompetenzüberprüfung Bist du ein guter Experimentator? ......................................................................... 64Lösung: Bist du ein guter Experimentator? ............................................................. 65Anleitung zur Erstellung eines zweistufigen Diagnosebogens .................................. 66Rückmeldung: So schätze ich deine Beteiligung ein. ............................................... 67Rückmeldung: So schätze ich meine Beteiligung ein. .............................................. 68Bewertung Protokoll ........................................................................................... 71Checkliste .............................................................................................................. 72Schriftlicher Test ............................. .................................................................... 73

AnhangLiteraturverzeichnis ............................................................................................... 75Danksagung .......................................................................................................... 77

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Liebe Kolleginnen und Kollegen,

Luft umgibt uns, ist aber unsichtbar. OhneLuft und ihre Bestandteile wäre Leben auf derErde unmöglich. Wir nutzen die Luft mitjedem Atemzug wie selbstverständlich, neh-men sie jedoch selten bewusst wahr. Luft istLebensgrundlage und zugleich das Mediumdes Fliegens, Gleitens, Schwebens. Ob Segel-flugzeug, Heißluftballon oder Vogel - dieKunst des Fliegens hat die Menschen seitjeher in ihren Bann gezogen.

Die Schülerinnen und Schüler verfügenbereits über Erfahrungen mit Luft und mitdem Phänomen Fliegen, an die die Lern- undExperimentalangebote anknüpfen. Dazu ge-hören die Erfahrungen mit Wind und demFlugzeugflug. Dass Luft auch vorhanden ist,wenn kein Wind weht, dass sie ein Gewichthat und sich ausdehnen kann, dass Vögel anden Lebensraum Luft angepasst sind und dassein Flugzeug dank des aerodynamischenAuftriebs fliegen kann, sind Erkenntnisse, diedie Schülerinnen und Schüler selbstständigerfahren und entdecken können.

Grundlage der Lern- und Experimen-talangebote dieser Handreichung sind dieBildungsstandards der KMK für die FächerBiologie, Chemie und Physik, um Schüle-rinnen und Schüler in den vier Kompe-tenzbereichen Fachwissen, Erkenntnisge-winnung, Kommunikation und Bewertunggezielt zu fördern.

Die Experimente sind so ausgewählt, dasssie einfach und gefahrlos auch zuhausedurchführbar sind. Sie sind vielseitig, habeneinen engen Alltagsbezug und gebenmehrfach Anregungen zum selbstständigenForschen.

Diese Handreichung will zuvorderstSchülerinnen und Schülern helfen, Phäno-mene aus den Themenbereichen Luft undFliegen, denen sie in ihrer Alltagswelt begeg-nen, zu untersuchen und zu verstehen. DenSchwerpunkt dieser Handreichung bildet derExperimentalteil. Er leitet die Schülerinnenund Schüler zum selbstständigen Experi-mentieren an. Dazu ist der Experimentalteil

als Lehrgang konzipiert, bei dem die Schüle-rinnen und Schüler grundlegende Kompe-tenzen durch mehrfache Wiederholung ken-nen lernen und sicher einüben. Wenn dieseKompetenzen erworben sind, bietet dasZusatzmaterial viele Anregungen zum selbst-ständigen und kreativen Experimentierenunter Nutzung der erlernten Arbeitsschritte.

Im Lehrgang lernen die Schülerinnen undSchüler, Hypothesen zu bilden, ein Experimentnach Anleitung durchzuführen, mit Experi-mentiergeräten umzugehen, ein Experimentauszuwerten, aus den Ergebnissen Schlussfolge-rungen zu ziehen und ein Versuchsprotokoll zuschreiben. Sie werden darin geschult, sehrgenau zu beobachten, zu vergleichen und zubeschreiben. Die Schülerinnen und Schülermüssen Tabellen und grafische Darstellungenlesen und interpretieren. Sie sind angehalten,ihrerseits Daten, geeignete Tabellen und grafi-sche Darstellungen zu erstellen. Zahlreiche Im-pulse motivieren die Schülerinnen und Schüler,selbstständig Experimente zu entwickeln.

Zur Überprüfung der erreichten Kompe-tenzen im Bereich Erkenntnisgewinnung wer-den Anregungen für die Erstellung von Aufga-ben gegeben. Beobachtungsbögen zum Expe-rimentalverhalten geben Anhaltspunkte zumEntwicklungsstand der erreichten Kompetenzen.

Die Lern- und Experimentierangebote die-ser Handreichung haben unterschiedlicheAnforderungsniveaus und ermöglichen eineBinnendifferenzierung des Unterrichts. AlsArbeitsform wird der Einsatz einer kooperati-ven Lernform (nummerierte Köpfe) vorge-schlagen.

Im Heft befindet sich ein Kapitel mit Sach-informationen zum Thema, welches als fach-liche Grundlage für die Schülerinnen undSchüler dient.

Ich wünsche Ihnen viel Freude und Erfolgbei der Arbeit mit dieser Handreichung.

Lars JanningLandesinstitut, Abteilung Fortbildung

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Einleitung

Vorwort

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Der Unterrichtslehrgang zum Thema Luftund Fliegen ist in vier Abschnitte gegliedert.

In den Sachinformationen des erstenAbschnitts stehen die wichtigsten Fakten zuden Themen Luft, Flugzeugflug und Vogel-flug. Die Themen können getrennt voneinan-der im Unterricht behandelt werden. Zujedem Themengebiet schließen sich Fragenan, zu deren Lösung teilweise auf weitereInformationsquellen (Lehrbuch, Lexikon,Internet) zurückgegriffen werden muss. DieSachinformationen können im Unterrichtgemeinsam gelesen werden. Die Lösungen zuden Fragen werden im Klassengespräch kon-trolliert und besprochen.

Der Experimentalteil im zweiten Ab-schnitt ist der zentrale Teil der Hand-reichung. Die Experimente sind als Experi-mentalstationen gestaltet, die die Schülerin-nen und Schüler in Gruppen von vierPersonen selbstorganisiert nach einer genaufestgelegten Vorgehensweise bearbeiten. Dieeinzelnen Stationen sind weitgehend in sichabgeschlossen und beziehen sich nichtaufeinander, so dass sie in beliebiger Reihen-folge durchgeführt werden können. Dieeinzelnen Gruppenmitglieder haben zuge-wiesene Rollen, die nach jedem Experimentwechseln. Die Arbeitsteilung erfolgt nachdem Prinzip der „nummerierten Köpfe“.

Die Einteilung der Gruppen kann durchein Losverfahren erfolgen. Zwei Personenschreiben ihre Namen auf einen Zettel undgeben diesen dann in eine Urne. Aus dieserwerden anschließend jeweils zwei Zettel gezo-gen und damit die Gruppen gebildet.

Das Zusatzmaterial im dritten Abschnittenthält Arbeitsblätter mit Anregungen zueiner weiterführenden Beschäftigung mitdem Themenbereich Luft und Fliegen. Diesewerden im Unterricht verwendet oder vonden Schülerinnen und Schülern zuhause bear-beitet. Außerdem bieten sie eine Möglichkeitzur Binnendifferenzierung.

In einem vierten Abschnitt werden diegeförderten Kompetenzen überprüft. DieSchülerinnen und Schüler testen anhand desArbeitsblatts „Bist du ein guter Experimen-tator?“ ihre Fähigkeiten, Fragestellungen zuerfassen, Hypothesen zu entwickeln, Tabellenund grafische Darstellungen zu lesen, Expe-rimente auszuwerten und Experimente zuplanen.

Detailliert wird erläutert, wie ein zweistu-figer Diagnosebogen konzipiert wird.

Das Ausfüllblatt „Schülerrückmeldung“dient dazu, den Schülerinnen und SchülernInformationen über ihr eigenes Arbeitsver-

halten zu geben. Mit dem Formblatt „Selbst-einschätzung und Feedback“ beurteilen dieSchülerinnen und Schüler ihr Arbeits-verhalten und geben eine Rückmeldung überihre Erfahrungen mit dem Experimentalteil.

Mithilfe des Ausfüllblatts „Checkliste“können die Schülerinnen und Schüler über-prüfen, wie gut sie auf einen Test bzw. einemündliche Überprüfung vorbereitet sind. Mitder Checkliste erhalten sie zusätzlich eineÜbersicht über die Inhalte des Unterrichts-gangs.

Der schriftliche Test hat seinen Schwer-punkt in der Überprüfung des erworbenenFachwissens.

Prinzip der „nummerierten Köpfe“

Die zwölf Experimente des Experimentalteilswerden in Kleingruppen von vier Personendurchgeführt. Pro Experiment bekommt jedesMitglied einer Gruppe eine bestimmte Num-mer zugewiesen und damit die Verant-wortung für eine bestimmte Aufgabe. 1. Der Gruppensprecher sucht eine Experi-

mentalanleitung aus und liest sie derGruppe vor. Er ist dafür verantwortlich,dass diese vor Versuchsbeginn eine Hypo-these entwickelt und nach der Durch-führung das Experiment gemeinsam aus-wertet.

2. Der Laborant holt das Material für denVersuch und führt das Experiment durch.Anschließend reinigt er das Material undbringt es wieder zurück.

3. Der Protokollant schreibt das Gruppen-protokoll.

4. Der Regelhüter sorgt dafür, dass dieRegeln eingehalten werden. Insbesondereachtet er darauf, dass die Gespräche inner-halb der Gruppe nicht zu laut werden.

Nach jedem Experiment tauschen dieGruppenmitglieder ihre Funktionen. Die Zahlder Experimente (16) ist so gewählt, dass jederSchüler jede Funktion viermal ausübt. Be-steht eine Gruppe aus drei Personen, über-nimmt der Gruppensprecher die Funktionendes Regelhüters.

Vorgehen bei jedem Experiment

Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten dieeinzelnen Experimente nach folgendemAblauf: 1. Der Gruppensprecher liest die Experi-

mentalanleitung vollständig vor.

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Einleitung, Hinweise zur Durchführung

Gliederung

2. Alle Schüler schreiben die Fragestellungauf. Der Protokollant schreibt sie in dasGruppenprotokoll (ein gesonderter DIN-A4-Zettel), die anderen Gruppenmitglie-der notieren die Fragestellung in derMappe bzw. dem Heft.

3. Eine Hypothese wird in der Gruppe ge-meinsam aufgestellt. Der Protokollantschreibt die Vermutung(en) und eineBegründung in das Gruppenprotokoll.

4. Der Laborant holt das Material und führtdas Experiment durch (Durchführung).

5. Die Beobachtungen werden in der Grup-pe besprochen. Der Protokollant schreibtsie in das Gruppenprotokoll, die anderenGruppenmitglieder in die Mappe bzw. dasHeft.

6. Der Versuch wird gemeinsam in der Grup-pe ausgewertet (Auswertung) und die zu-vor aufgestellte Hypothese wird überprüft.

7. Wenn die Gruppe das beobachtete Phäno-men erklären kann, schreibt der Proto-kollant die Erklärung in das Gruppenpro-tokoll, die anderen Gruppenmitglieder indie Mappe bzw. das Heft. Bei Problemenoder Fragen ruft der Gruppensprecher dieLehrkraft zu Hilfe.

8. Der Gruppensprecher holt in Absprachemit der Lehrkraft die Lösungskarte. Dieeigenen Beobachtungen und die Aus-wertung werden mit der Musterlösungverglichen und ggf. korrigiert.

9. Zu jedem Experiment gibt es eine Zusatz-aufgabe. Diese kann die Gruppe gemein-sam lösen oder jede(r) für sich zuhause.Dabei gilt das Prinzip der Freiwilligkeit.Lösungshinweise zu den Zusatzaufgabenstehen nicht auf den Lösungskarten, son-dern in einem eigenen Abschnitt und wer-den bei der Nachbesprechung im Klassen-gespräch besprochen.

Systematische Vorgehensweise einüben

Die systematische Vorgehensweise muss mitder gesamten Lerngruppe zuvor besprochenund eingeübt werden. Auf dem Infor-mationsblatt „In Gruppen experimentieren“stehen organisatorische Hinweise, die Regelnund eine Übersicht darüber, was in ein voll-ständiges Gruppenprotokoll gehört. DieseInformationen müssen im Klassengesprächerörtert werden.

Zusätzlich sollte die systematische Vorge-hensweise und das Schreiben eines Protokollsmit den Schülerinnen und Schülern eingeübtwerden. Dazu werden die Experimente Luft Iund Luft II als Demonstrationsexperimentevon der Lehrkraft oder SchülerIn durchge-führt und anschließend im Klassengesprächausgewertet.

Das Gruppenprotokoll

Das Gruppenprotokoll schreibt jeweils nurder Protokollant. Die anderen Gruppen-mitglieder schreiben die Fragestellung, dieBeobachtung und die Auswertung in dieMappe bzw. das Heft. Damit ist sichergestellt,dass alle Schülerinnen und Schüler über dienötigen Informationen verfügen und sich aufeine Abfrage im Klassengespräch und auf denschriftlichen Test vorbereiten können.

Selbsttätigkeit

Die Gruppen „forschen“ selbstorganisiert.Dabei ist es unbedingt erforderlich, dass sichdie Schülerinnen und Schüler an die jeweili-gen Tätigkeiten als Gruppensprecher, Labo-rant, Protokollant und Regelhüter halten. Inder Zeit, in der Gruppen die Experimentedurchführen und protokollieren, fungiert dieLehrkraft als Lernberater. Sie gibt Tipps undHinweise und händigt die Lösungskarten aus.In dieser Zeit kann die Lehrkraft auf demAusfüllblatt „Schülerrückmeldung“ Notizenüber die Arbeitsweise der Schülerinnen undSchüler machen. Es hat sich bewährt, in einerDoppelstunde das Arbeits- und Sozialverhal-ten von etwa zwei Gruppen zu beobachten.Gleichzeitig beobachtet die Lehrkraft dasArbeitstempo der verschiedenen Gruppen.Langsame Gruppen müssen ermuntert wer-den, zügiger zu arbeiten. Schnelle Gruppenwerden dazu aufgefordert, die Zusatzaufgabenintensiv zu bearbeiten, oder erhalten weiter-führende Materialien (vgl. Zusatzmaterial).

Regeln

Für das Experimentieren gelten folgendeRegeln:• Die Gruppe verhält sich so, dass andere

Gruppen nicht bei der Arbeit gestört wer-den.

• Die Gruppe arbeitet als Team und bemühtsich um ein gutes Gruppenergebnis.

• Vor Durchführung des Experiments musssichergestellt sein, dass alle verstandenhaben, worum es geht.

• Jedes Mitglied hält sich an seine Funktion,die es für das jeweilige Experiment hat.

• Der Protokollant schreibt ein vollständigesGruppenprotokoll. Dies wird in derFolgestunde abgegeben, von der Lehrkraftkorrigiert und bewertet (Einzelnote undGruppennote).

• Die anderen Gruppenmitglieder schreibenin ihre Mappe bzw. ihr Heft ein Kurz-protokoll. Dies besteht aus Fragestellung,Beobachtung und Auswertung.

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• Die Lösungskarten dürfen nur in Ab-sprache mit der Lehrkraft vom Gruppen-sprecher geholt werden.

• Die Arbeit an einer Experimentalstationsollte maximal 45 Minuten dauern.

• Jeder muss in der Lage sein, die Arbeitseiner Gruppe vor der Klasse zu präsen-tieren (Zufallsabfrage).

• Jeder geht mit den Materialien sehr vor-sichtig um. Schäden werden nicht ver-heimlicht.

Material

Die Experimente sind so konzipiert, dass Gerä-te und Materialien weitgehend aus der Fach-sammlung verwendet werden können. Zusätz-lich müssen aber Materialien in einem Geschäftmit Schreibwaren oder Haushaltswaren be-schafft werden. Das Material braucht nur in ein-facher Menge bereitgestellt zu werden. Sämt-liche Substanzen, Geräte und Gegenständepassen in eine Kiste (40 cm x 33 cm x 25 cm).

Zu Beginn der Unterrichtsstunde wird dasgesamte Material auf einen Materialwagenbzw. auf das Lehrerpult gestellt. Von diesemkönnen sich die Laboranten der einzelnenGruppen die benötigten Geräte selber neh-men. Alternativ kann das Material in klei-neren Kisten separat für jede Station bereit-gestellt werden.

Nachbesprechung

Wenn die Mehrheit der Gruppen alle Experi-mente erfolgreich durchgeführt hat, ist essinnvoll, eine Nachbesprechung durch-zuführen. Dabei hat es sich bewährt, einzelneSchülerinnen und Schüler auszulosen, die vordie Klasse treten und anhand des Versuchs-materials erläutern, wie das Experimentdurchgeführt wurde, welches Phänomenbeobachtet wurde und wie man es erklärt. Indieser Phase lassen sich selbstverständlichnicht nur Einzelschüler, sondern auch Teamsoder ganze Gruppen befragen.

Die Nachbesprechung dient auch alsVorbereitung für den Abschlusstest. Der ge-samte Fachinhalt wird wiederholt. Offene Fra-gen können geklärt werden. Dies ist für alleSchülerinnen und Schüler sinnvoll, insbeson-dere für diejenigen, die aufgrund Krankheitgefehlt haben oder aus anderen Gründennicht alle Experimente durchführen konnten.

Bewertung

In folgenden Phasen kann man Schüler-leistungen beobachten und bewerten.

1. Schülerantworten während des Lösungs-vergleichs zu den Fragen im Teil Sachin-formationen.

2. Noten für die Gruppenprotokolle. Diesekönnen nur für den Protokollanten, aberauch für die gesamte Gruppe gewertet wer-den.

3. Schülerbeiträge während der Nachbe-sprechung.

4. Schülerantworten während des Lösungs-vergleichs zum Arbeitsblatt „Bist du einguter Experimentator?“

5. Die Note des schriftlichen Tests.

Kompetenzförderung

Als Basis für die Erstellung der Lern- undExperimentalangebote dieser Handreichungdienen die Bildungsstandards der KMK fürden mittleren Schulabschluss für die FächerBiologie, Chemie und Physik, herausgegebenvom Sekretariat der Ständigen Konferenz derKultusminister der Länder in der Bundes-republik Deutschland (vgl. www.kmk.org).Gezielt gefördert werden die Schülerinnenund Schüler in den vier Kompetenzberei-chen Fachwissen, Erkenntnisgewinnung,Kommunikation und Bewertung. Die ver-schiedene Ausprägung des jeweiligen Kom-petenzbereichs ist im Kompetenzstruktur-modell dargestellt (s. Tabelle, S.8).

Im Bereich Fachwissen beziehen sich dieInhalte auf die biologischen BasiskonzepteStruktur und Funktion und System, auf diechemischen Basiskonzepte Stoff-Teilchen-Beziehung sowie Struktur-Eigenschaften-Beziehung und die physikalischen LeitideenMaterie, Wechselwirkung sowie Systeme.

Die Förderung im Bereich Erkenntnisge-winnung nimmt eine zentrale Stellung ein.Bei der Bearbeitung der Fragestellungen inden Sachinformationen und im Experi-mentalteil wählen die Schülerinnen undSchüler Informationen aus und führen sie aufbekannte physikalische Zusammenhängezurück (Physik E2; E = Regelstandard Er-kenntnisgewinnung) und nutzen geeigneteModelle (Biologie E9, Biologie E10, ChemieE7). Im Experimentalteil führen dieSchülerinnen und Schüler qualitative undeinfache quantitative experimentelle Unter-suchungen durch und protokollieren diese(Biologie E6, Biologie E7, Chemie E3). Sieerheben relevante Daten oder recherchierensie (Chemie E5), beschreiben Phänomene undführen sie auf bekannte physikalischeZusammenhänge zurück (Physik E2) undstellen an einfachen Beispielen Hypothesenauf (Physik E8). In einigen Zusatzaufgabendes Experimentalteils und Aufgabenstellun-gen des Zusatzmaterials werden die Schüle-

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rinnen und Schüler dazu aufgefordert, ein-fache Experimente zu planen, durchzuführenund auszuwerten (Biologie E6, Chemie E2,Physik E8).

Eine Förderung im Bereich Kommuni-kation erfolgt, da die Schülerinnen undSchüler im Experimentalteil innerhalb derGruppe selbstständig Hypothesen aufstellen,die Experimente gruppenintern auswertenund die Experimente im Klassenplenumpräsentieren.

Der Kompetenzbereich Bewertung istimmer dann vertreten, wenn die Schülerin-nen und Schüler grundlegende fachtypischeund vernetzte Kenntnisse und Fertigkeitennutzen, um lebenspraktisch bedeutsameZusammenhänge zu erschließen und zu be-werten. Dazu werden sie unter anderem inden Zusatzaufgaben der Experimente aufge-fordert.

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Kompetenzstrukturmodell

Fachwissen Erkenntnisgewinnung Kommunikation Bewertung

I

II

III

An

ford

eru

ng

sber

eich

• Alltagserfahrungen undeinfache naturwissen-schaftliche Sachverhaltewiedergeben.

• Wissen in einfachen Kon-texten anwenden.

• Einfache Sachverhalte er-kennen und nutzen.

• Wissen und Kenntnissezielgerichtet erarbeiten,einordnen und nutzen.

• Versuche nach Anleitungdurchführen und sachge-recht protokollieren.

• Arbeitstechniken wie Be-obachten, Vermuten, Ver-gleichen anwenden.

• Experimente planen,durchführen und deuten.

• Ergebnisse im Hinblick aufdie Hypothesen auswer-ten.

• Arbeitstechniken in neu-em Zusammenhang ver-wenden.

• NaturwissenschaftlicheFragen sowie Hypothe-sen eigenständig for-mulieren und experi-mentell überprüfen.

• Ergebnisse hypothesen-und fehlerbezogen aus-werten.

• Arbeitstechniken zielge-richtet auswählen odervariieren.

• Über Sachverhalte undArbeitsergebnisse spre-chen bzw. diskutieren.

• Fachsprache verwenden.

• Sachverhalte und Arbeits-ergebnisse angemessenpräsentieren.

• Fachsprache in neuenKontexten verwenden.

• Sach- und adressatenge-recht argumentieren unddebattieren.

• Hypothesen und Lösun-gen begründen.

• Vorgegebene Bewertun-gen nachvollziehen.

• Vorgegebene Bewertun-gen beurteilen und kom-mentieren.

• Sachverhalte in einemneuen Bewertungskon-text erläutern.

• Eigene Bewertungen vor-nehmen.

• Eigenständig Stellung be-ziehen.

Material aus der Fachsammlung

1 Doppelmuffe 1 Digitalwaage (Ablesbarkeit auf 0,1 g)1 Glasrohr (300 mm x 40 mm Ø)1 Laborfön1 Petrischale (100 mm Ø)1 Pinzette1 Plastikschale (Fotoschale)2 Spritzen (min. 10 ml) 1 Stativ1 Stativklemmediv. Vogelfedern in Weithalsflasche

(1000 ml)1 pneumatische Wanne

(PET, 200 x 150 x 75 mm)1 Vierkantbehälter (50 ml)3 Vierkantbehälter (300 ml)1 Vierkantbehälter (500 ml)1 Weithalsflasche (1000 ml)

Schreibwaren

1 Block kariertes Papier (DIN-A4) div. Blätter DIN-A4 und DIN-A3div. Büroklammern in Vierkantbehälter

(50 ml)2 Geodreiecke1 Folienstift (wasserlöslich) 1 Klebestiftdiv. Luftballons (rund, länglich)

in Vierkantbehälter (300 ml)1 Rolle Klebefilm mit Abroller2 Rollen Paketband 6 Scherendiv. Trinkhalme (mit Knick)3 Styroporkugeln (versch. Größen) 1 Rolle Nähgarn (+ Stecknadeln)

in Vierkantbehälter (300 ml)

Material aus dem Haushalt

div. Bierdeckeldiv. Blätter Zeitungspapier div. Daunenfedern (aus Kopfkissen)

in Vierkantbehälter (300 ml)1 Einweckglas1 Frühstücksbrettchen

(220_150 x 20 mm)3 Feuerzeugediv. Handtuchpapiere / Papierrolle 1 Holzstab (etwa 50 cm lang)div. Holzstäbchen (Schaschlikspieße) 1 Packung mit Gefrierbeuteln (3 Liter)1 Plastikflasche (PET, 0,33 l)

(200 mm lang)div. Stecknadeln (+ Nähgarn) in

Vierkantbehälter (300 ml) div. Teelichter in Vierkantbehälter

(500 ml)3 Trinkgläser (0,2 l)1 Vacuum WineSaver

(Vakuumpumpe + Verschluss)2 Weinflaschen (durchsichtig)

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Einleitung, Material

Material

Überall um uns herum ist Luft. Sie umgibt dieganze Erde mit einer Schicht, die manAtmosphäre nennt. Luft ist farblos und hatkeinen Geruch. Man kann sie aber spüren,wenn der Wind bläst.

Luft setzt sich aus einer Reihe verschiede-ner Gase zusammen. In 100 Liter Luft sind 78Liter Stickstoff, 21 Liter Sauerstoff und 1Liter andere Bestandteile wie Edelgase undKohlenstoffdioxid enthalten.

Luft enthält auch stets etwas Wasserdampf.Der sorgt für die Luftfeuchtigkeit. Wasser-dampf und Kohlenstoffdioxid in der Atmo-sphäre schützen vor zu großer Wärmeabstrah-lung. Ohne diesen natürlichen Treibhaus-effekt wäre es auf der Erde bedeutend kälter.

Mit Ausnahme von einigen Bakterienbrauchen alle Lebewesen Luft zum Leben.Sauerstoff wird für Atmungsvorgänge ge-braucht. Das Gas Kohlenstoffdioxid ist nebenWasser Ausgangsstoff für den Prozess derFotosynthese.

Den Druck des Wassers kann man spüren,wenn man im Meer untertaucht. Auch Luftübt Druck aus, nur wir spüren es nicht. DerLuftdruck wird mit einem Barometer gemes-sen und in der Maßeinheit Hektopascal (hPa)angegeben. In Meereshöhe herrscht ein mitt-lerer Luftdruck von 1013 hPa. Dies entsprichteinem Druck von rund einem Kilogramm proQuadratzentimeter.

Ist der Luftdruck höher als 1020 hPa,spricht man von einem Hoch, unter 1000 hPavon einem Tief. Liegen nebeneinander Zonenmit unterschiedlichem Luftdruck, dannentsteht Wind, der von einer Hochdruckzonezu einer Tiefdruckzone hin weht.

Mit zunehmender Höhe nimmt derLuftdruck ab, weil die Luftsäule, die über unslastet, immer kürzer wird. Auf 5000 m Höhehalbiert sich der Luftdruck auf 500 hPa. Über5000 m wird der Luftdruck so niedrig, dassman kaum noch atmen kann.

Luft hat ein Gewicht. Bei null Grad Celsius

wiegt ein Liter Luft 1,29 g, bei Raum-temperatur (21°C) 1,2 g. Dies hängt damitzusammen, dass sich die Luft, wie jederandere Stoff auch, bei Erwärmung ausdehnt.Wenn man Luft auf unter 200 Grad Celsiusabkühlt, wird sie flüssig.

Warme Luft steigt nach oben, da sie einegeringere Dichte als kalte Luft besitzt. Daskann an jedem Heizkörper oder Lagerfeuerbeobachtet werden. Ebenso wie warme Luftsteigen auch andere Gase auf, die eine gerin-gere Dichte als Luft haben. Diesen Effektmacht man sich bei Heißluftballons und beimZeppelin zunutze.

Dichte ist das Verhältnis zwischen Masseund Volumen. 1 Liter warme Luft ist leichterals 1 Liter kalte Luft.

Aufgaben

1. Nenne die korrekte Bezeichnung für dieLufthülle der Erde und seine zwei Haupt-bestandteile.

2. Finde heraus, woher der Name Stickstoffstammt.

3. Worin unterscheidet sich die Luft, die einMensch ausatmet, von der Luft, die erzuvor eingeatmet hat?

4. Im Winter kann man an einem Heizkörpereine Luftzirkulation spüren. Wie kommtdiese zustande? Zeichne dazu eine Skizze!

5. Ist es richtig, dass eine Luftpumpe Luftfördert?

6. Wie heißt das zu 98% aus Luft bestehendeVerpackungsmaterial?

7. Erkläre, wie sich der Luftdruck mit zu-nehmendem Abstand von der Erdober-fläche ändert?

8. Finde heraus, was man unter Vakuum ver-steht.

9. Erkläre, warum viele Lebensmittel unterVakuum verpackt werden?

10.Erkläre, warum ein Ball mit Luft mehrwiegt als ein Ball ohne Luft.

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Sachinformationen

Luft

Seit der Antike hat der Mensch versucht, denVögeln nachzueifern. Um das Jahr 1500 zeich-nete der Erfinder Leonardo da Vinci bereitsPläne für einen Hubschrauber. Die eigentlicheEroberung der Lüfte begann 1783 mit demersten Ballonflug der Brüder Montgolfier.Wenige Jahre später bewies der BerlinerFlugpionier Otto Lilienthal, dass ein Flug miteinem Gleitflieger möglich ist. Den ersten Flugmit einem Motorflugzeug - dem Flyer - unter-nahmen 1903 die Gebrüder Wright.

Beim Flugzeugflug spielen zwei Kräfte eineRolle. Die Schubkraft für die Vorwärts-bewegung und die Auftriebskraft für dieÜberwindung der Erdanziehungskraft. Fürden Schub sind die Triebwerke verantwortlich.Sie erzeugen den Vortrieb. Der aerodynami-sche Auftrieb ist die Kraft, die ein Flugzeugvom Boden abheben und fliegen lässt.

Wird ein Flügel von Luft umströmt, bildetsich auf der Oberseite ein Unterdruck undauf der Unterseite ein Überdruck. Durchdiesen Druckunterschied entsteht Auftrieb.Die Auftriebskraft drückt den Flügel senkrechtnach oben aus der Strömungsrichtung heraus.Die unterschiedlichen Druckverhältnissekommen dadurch zustande, dass durch dieFlügelform die Luft unterschiedlich stark amProfil beschleunigt wird. Früher wurde zurErklärung hier die Gleichung von Bernoulli(„schnell strömende Luft erzeugt Unter-druck“) verwendet. Mittlerweile hat sich aber

gezeigt, dass diese Gleichung die zahlreichenVorgänge am Flügel nur eingeschränktbeschreiben kann.

Verantwortlich für den Auftrieb sind vierFaktoren: 1. Profil und Größe des Flügels

Der Auftrieb kann durch den Einsatz vonKlappen verändert werden. Beim Starten(!)und beim Landen werden die Landeklappenausgefahren. Dies bewirkt eine Vergrößerungder Tragflächen und damit einen erhöhtenAuftrieb. 2. Anstellwinkel des Flügelprofils

Der Anstellwinkel wird über das Höhen-ruder gesteuert. Beim Erreichen der Abhebe-geschwindigkeit (beim Airbus A380 etwa 260km/h) wird das Höhenruder vom Pilotennach oben gestellt. Das Heck wird dadurchnach unten gedrückt, der Bug nach oben. DieFlügel erfahren durch diese Schrägstellungeine zusätzliche Auftriebskraft und dasFlugzeug hebt ab. 3. Geschwindigkeit der umströmenden Luft

Die Strömungsgeschwindigkeit wird durchdie Schubkraft der Turbinen geregelt. ZumStarten wird eine große Schubkraft benötigt.Nach Erreichen der Reisehöhe wird der Schubgedrosselt. Zum Landen geht das Flugzeug inden Sinkflug. Dazu wird der Schub erneutreduziert. 4. Dichte der Luft

Mit zunehmender Höhe sinken derLuftdruck und die Dichte der Atmosphäre.Durch die geringere Dichte sinkt der Auftriebdes Flugzeugs und beschränkt so die Flug-höhe. Außerdem gelangt mit zunehmenderHöhe weniger Luftsauerstoff in die Flug-zeugtriebwerke, der zur Verbrennung vonKerosin gebraucht wird.

Aufgaben

1. Benenne die beiden Kräfte, die beimFlugzeugflug eine Rolle spielen und erkläreihre Wirkung.

2. Finde heraus, in welcher Höhe Passagier-flugzeuge fliegen und welche Geschwin-digkeit sie erreichen können.

3. Warum ist die Flughöhe von Passagierflug-zeugen begrenzt?

4. Früher wurden zum Flugzeugbau Holz,Stoff und Draht verwendet. WelcheMaterialien nutzt man heute?

5. Starten Flugzeuge mit oder gegen denWind? Begründe!

6. Gestalte ein Poster über das Leben einesFlugpioniers.

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Sachinformationen

Flugzeugflug

Mit Ausnahme von Pinguin, Vogelstrauß,Kiwi und Emu können alle Vögel fliegen. DieTragflächen der Vögel sind die mit Federnbedeckten Flügel. Sie haben sich im Laufe derEvolution aerodynamisch geformt.

Vögel haben keinen extra Antrieb wieFlugzeuge. Sie erzeugen Vortrieb und Auf-trieb durch die Bewegung ihrer Flügel.

Bei den meisten Vögeln geschieht dieFortbewegung durch Schlagflug (Ruderflug),bei dem die Flügel schnell auf und abgeschla-gen werden.

Beim Aufschlag bewegt sich der Flügelnach oben. Durch Anströmung der Flügel-oberseite entsteht Auftrieb. Beim Abschlagbewegt sich Flügel nach unten und erzeugtden Vortrieb. Um den Luftwiderstand undKraftverbrauch möglichst gering zu halten,werden beim Aufschlag die Arm- und Hand-schwingen durchlässig gestellt. Manche Vögel

knicken die Flügel beim Aufschlag zusätzlichein bisschen ein (z.B. Taube und Möwe). BeimAbschlag sind die Flügel vollständig ausge-breitet, die Schwungfedern bilden eine ge-schlossene Fläche.

Beim Landeanflug breitet der Vogel seineFlügel aus und gleitet wie ein Papierflieger imGleitflug zu Boden.

Kleine Vögel wie Kolibri, Turmfalke, Lercheund Seeschwalbe beherrschen den Rüttelflugoder Standschwebeflug. Im Rüttelflug ist derFlügelschlag sehr schnell. Auf- und Nieder-schlag erfolgen in einer weitgehend waage-rechten Ebene und bewegen etwa gleichgroße Luftmengen. Sie gleichen sich daheraus und der Vogel verliert nicht an Höhe.

Große Vögel wie Mäusebussard, Storch,Geier und Adler bevorzugen den Segelflugund den Gleitflug.

Beim Segelflug fliegt der Vogel mit ausge-breiteten Flügeln und lässt sich von thermi-schen Aufwinden tragen. Thermische Aufwin-de entstehen, wenn sich die Luft durch dieSonneneinstrahlung und die Erwärmung desBodens erwärmt und nach oben steigt. Dergroße Vorteil des Segelfluges ist der, dass mandabei viel Energie spart, denn der Flügelschlagmit großen Flügeln kostet sehr viel Energie.

Beim Gleitflug gleitet der Vogel mit ausge-breiteten Flügeln wie ein Papierflieger. Nach-teil des Gleitflugs ist, dass die Vögel an Höheverlieren.

Der Albatros ist ein sehr guter Segelflieger.Mit einer Spannweite von bis zu 3,2 m nutzter die Winde, die über das Meer streichen undan der Meeresoberfläche durch das Wellen-relief nach oben abgelenkt werden. Er lässtsich vom Aufwind bis zu fünfzehn Meterhoch anheben.

Viele Pioniere der Luftfahrt, wie OttoLilienthal oder die Gebrüder Wright, beob-achteten vor ihren Flugversuchen Vögel undbauten ihre Apparate nach dem Vorbild derVögel.

Aufgaben

1. Welche Flugarten beherrscht eine Amsel? 2. Beschreibe den Gleitflug, Segelflug und

Ruderflug in jeweils einem Satz. 3. Begründe, warum ein Mäusebussard besser

in der Luft gleiten kann als ein Kolibri!4. Wer nutzt außer Vögeln den thermischen

Aufwind? 5. Zugvögel sind Rekordhalter in vielen

Disziplinen. Informiere dich über dieLeistungen verschiedener Zugvogelarten.

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Sachinformationen

Vogelflug

1. Nenne die korrekte Bezeichnung für dieLufthülle der Erde und seine zweiHauptbestandteile.Atmosphäre; Stickstoff und Sauerstoff

2. Finde heraus, woher der Name Stickstoffstammt.Die deutsche Bezeichnung Stickstoff erin-nert daran, dass Stickstoff Flammen„erstickt“ oder dass ein Lebewesen (z.B.ein Mensch) in reinem Stickstoff erstickt.

3. Worin unterscheidet sich die Luft, dieein Mensch ausatmet, von der Luft, dieer zuvor eingeatmet hat? Ein: 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff, 0,03%Kohlenstoffdioxid, 0,9 % sonstige GaseAus: 78% Stickstoff, 17% Sauerstoff, 4%Kohlenstoffdioxid, 0,9 % sonstige Gase

4. Im Winter kann man an einem Heiz-körper eine Luftzirkulation spüren. Wiekommt diese zustande? Zeichne dazueine Skizze!

5. Ist es richtig, dass eine Luftpumpe Luftfördert? Falsch, eine Luftpumpe verdichtet Luft.

6. Wie heißt das zu 98% aus Luft beste-hende Verpackungsmaterial?Styropor

7. Erkläre, wie sich der Luftdruck mit zu-nehmendem Abstand von der Erdober-fläche ändert?Mit zunehmender Höhe nimmt der Luft-druck ab, weil die Luftsäule, die über unslastet, immer kürzer wird.

8. Finde heraus, was man unter Vakuumversteht. Vakuum ist ein fast luftleerer Raum. DasWort Vakuum leitet sich vom lateinischenWort vacuus (=„leer“, „frei“) her.

Einen luftfreien Raum können jedoch auch

nicht die besten Vakuumpumpen erzeu-gen.

Zum Vakuum gibt es eine DIN-Norm (DIN28400). Danach gilt: „Vakuum entsprichtdem Druckbereich unterhalb des Atmo-sphärendrucks“. Danach herrscht bereits injedem Raum mit verdünnter Luft Vakuum.

Ein Vakuum erzeugen heißt „evakuieren“.

9. Erkläre, warum viele Lebensmittel unterVakuum verpackt werden? Das Vakuumverpacken ist eine Konservie-rungsmethode. Das Vakuum ist kein Le-bensraum, da Lebewesen auf Materie zuihrem Stoffwechsel angewiesen sind. Aller-dings können viele Lebewesen (Bakterien,Pflanzen) einen gewissen Zeitraum imVakuum überleben. Sie vermehren sichdort jedoch nicht. Höhere Lebewesen kön-nen im Vakuum nicht überleben.

10.Erkläre, warum ein Ball mit Luft mehrwiegt als ein Ball ohne Luft.Luft ist Materie und Materie (Masse) hat einGewicht. Luftgewicht + Leder ist höher alsnur Leder.

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Sachinformationen, Lösungen zu den Fragen

Fragen zur Luft

1. Benenne die beiden Kräfte, die beimFlugzeugflug eine Rolle spielen und er-kläre ihre Wirkung. Schubkraft: Überwindung des Luftwider-standes, erzeugt den VortriebAuftriebskraft: Auftrieb lässt Flugzeugvom Boden abheben und fliegen. Auftriebentsteht durch Druckunterschied zwi-schen Flügeloberseite und Flügelunterseite.

2. Finde heraus, in welcher Höhe Passa-gierflugzeuge fliegen und welche Ge-schwindigkeit sie erreichen können.Der neue Airbus A380 fliegt mit 950Kilometern in der Stunde auf einer maxi-malen Höhe von 12.500 Metern. Die Boeing777 fliegt mit einer durchschnittlichenReisegeschwindigkeit von 892 Stunden-kilometern und kann ebenso in einer Höhevon maximal 12500 Metern fliegen. Die Concorde (bis 2003) benötigte für denStart bei einer Geschwindigkeit von 402km/h nur 24 Sekunden und erreichte eineHöchstgeschwindigkeit von Mach 2.02(2.146 km/h). Sie war das einzige Passa-gierflugzeug, das bis zu einer Flughöhe von1920 Metern fliegen konnte.

3. Warum ist die Flughöhe von Passagier-flugzeugen begrenzt? Ohne Luft kann es keinen Auftrieb aneinem Flugzeugflügel geben. Weil mitzunehmender Höhe die Luft immer dün-ner wird, schwinden dort die Auftriebs-kräfte. Außerdem fehlt in großer Höhe derfür die Verbrennung nötige Sauerstoff.

4. Früher wurden zum Flugzeugbau Holz,Stoff und Draht verwendet. WelcheMaterialien nutzt man heute? Aluminium, Glasfaser-Verbundstoffe, Koh-lefaser-Verbundstoffe

5. Starten Flugzeuge mit oder gegen denWind? Begründe!Der Auftrieb hängt von der Strömungs-geschwindigkeit an den Tragflächen ab.Startet das Flugzeug gegen den Wind,addieren sich Rollgeschwindigkeit desFlugzeugs und Windgeschwindigkeit. Eshebt also eher ab.

6. Gestalte ein Poster über das Leben einesFlugpioniers.

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Fragen zum Flugzeugflug

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Hinweis: Ein Videofilm aus der Sendereihe „Quarksund Co.“ zum Thema „Fliegen“ geht unter anderemauf die Vorgänge beim Vogelflug ein.

1. Welche Flugarten beherrscht die Amsel?Die Amsel ist ein kleiner Vogel. Deshalbfliegt sie im Ruderflug und im Gleitflug.

2. Beschreibe den Gleitflug, Segelflug undRuderflug in jeweils einem Satz. Gleitflug: Flug mit ausgebreiteten Flügeln;der Vogel verliert dabei an Höhe. Segelflug: Flug mit ausgebreiteten Flü-geln; der Vogel lässt sich durch Thermikoder Aufwind emportragen. Ruderflug: Erzeugung von Vor- undAuftrieb durch abwechselndes Ab- undAufschlagen der Flügel.

3.Begründe, warum ein Mäusebussardbesser in der Luft gleiten kann als einKolibri!Die große Flügelfläche des Mäusebussardswird von der Luft getragen. Durch dasGleiten wird am Flügel Auftrieb erzeugt.Der Kolibri hat sehr kleine Flügel, dessenFläche zum Gleiten nicht geeignet ist. Ermuss deshalb durch schnelles Flügelschla-gen ständig Auftrieb (und Vortrieb) erzeu-gen.

4. Wer nutzt außer Vögeln den thermis-chen Aufwind?Segelflieger fliegen normalerweise ohneMotor. Sie bewegen sich in der Luft,indem sie thermische Aufwinde nutzen. Besonders geeignet für thermischeAufwinde sind Sandflächen, trockeneErde, Getreidefelder, Felsen oder Häuser.In der Nachbarschaft treten als AusgleichAbwinde auf, zum Beispiel auf Wiesen, inWäldern oder Gewässern.

5. Zugvögel sind Rekordhalter in vielenDisziplinen. Informiere dich über dieLeistungen verschiedener Zugvogelarten. Küstenseeschwalben fliegen im Laufeihres Lebens eine Million Kilometer weit. Sperbergeier können in Höhen von mehrals 11 000 Meter aufsteigen – dorthin, woPassagierflugzeuge unterwegs sind. Störche legen durchschnittlich 150 bis300 Kilometer pro Tag zurück. Von Europabis nach Südafrika sind die Vögel zwei bisvier Monate lang unterwegs.Purpurschwalben legen manchmal 500Kilometer an einem Tag zurück.

Fragen zum Vogelflug

Experimentalteil

Die Experimente werden in Kleingruppen vonvier Personen durchgeführt. Die Arbeit in derGruppe ist nach dem Prinzip der num-merierten Köpfe organisiert. Jedes Grup-penmitglied bekommt pro Experiment eineNummer zugewiesen und damit die Verant-wortung für eine bestimmte Aufgabe. Nachjedem Experiment wechseln die Funktionen.

� Der Gruppensprecher sucht eine Experi-mentalanleitung aus und liest sie derGruppe vor. Er ist dafür verantwortlich,dass die Gruppe vor Versuchsbeginn eineHypothese entwickelt und nach derDurchführung das Experiment gemeinsamauswertet.

� Der Laborant holt das Material für dasExperiment, führt es durch und bringtalles gereinigt zurück.

� Der Protokollant schreibt das Gruppen-protokoll. Dieses wird (spätestens) in der

Folgestunde abgegeben, von der Lehrkraftkorrigiert und bewertet. Die anderenGruppenmitglieder legen ein Kurzproto-koll im Heft oder in der Mappe an. DasKurzprotokoll umfasst Fragestellung,Beobachtung und Auswertung.

� Der Regelhüter sorgt dafür, dass dieRegeln eingehalten werden und dass dieGespräche innerhalb der Gruppe nicht zulaut werden. Dazu achtet er darauf, dassdie Gruppenmitglieder eng genug bei-einander sitzen.

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In Gruppen experimentieren

Regeln beim Experimentieren

1. Die Gruppe verhält sich so, dass andere Gruppen nicht beider Arbeit gestört werden.

2. Die Gruppe arbeitet als Team und bemüht sich um eingutes Gruppenergebnis.

3. Vor Durchführung des Experiments muss sichergestellt sein,dass alle verstanden haben, worum es geht.

4. Jeder hält sich an seine Funktion.

5. Die Lösungskarten dürfen nur in Absprache mit derLehrkraft vom Gruppensprecher geholt werden.

6. Die Arbeit an einer Experimentalstation sollte maximal 45Minuten dauern.

7. Jeder muss in der Lage sein, die Arbeit seiner Gruppe vorder Klasse zu präsentieren (Zufallsabfrage).

8. Jeder geht mit den Materialien sehr vorsichtig um. Schädenwerden nicht verheimlicht, sondern selbstverständlichangegeben.

Gliederung des Gruppenprotokolls

Name des Experiments

Namen: Datum:Der Name des Protokollanten wird unterstrichen.

FragestellungAm Anfang eines Protokolls steht die Fragestellung.

HypotheseWas wird geschehen? Begründe die Vermutung. Über das mögliche Ergebnis des Experiments schreibt maneine Hypothese (= Vermutung).

MaterialDie benötigten Geräte und Stoffe werden aufgeführt.

Durchführung Es wird beschrieben, wie das Experiment durchgeführt wird,und der Versuchsaufbau skizziert.

BeobachtungWas ist passiert? Was hast du beobachtet bzw. gemessen?Beobachtungen werden in einem Text aufgeschrieben.Messwerte gehören in eine Tabelle. Beobachtungen undMesswerte können auch in Skizzen oder Diagrammendargestellt werden.

AuswertungDie beim Experiment gemachten Beobachtungen und Mess-werte werden hier erklärt. Die aufgestellte Hypothese wirdüberprüft. Forscher-Profis gehen auch auf mögliche Fehler ein,die beim Experimentieren gemacht wurden und schreiben,was man noch untersuchen könnte.

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Experimentalteil

Experimente Luft und Fliegen

Name: ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Experiment Titel So hat es So hat es Kontrollegeklappt mir gefallen

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Luft I Geisterflasche Demonstrationsexperiment

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Luft II Bockige Spritzen Demonstrationsexperiment

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Luft 1 Kerze im Trinkglas––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Luft 2 Ballonwaage––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Luft 3 Geheimnisvoller Luftstrom ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Luft 4 Unsichtbar und doch da!––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Luft 5 Papier im Trinkglas––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Luft 6 Bierdeckeltrick––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Luft 7 Luftballon im Weltraum––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Luft 8 Zeitungstrick––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Flug 1 Magischer Luftzug––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Flug 2 Tragfläche im Luftstrom––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Flug 3 Schwebende Kugel––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Flug 4 Wirbelflieger––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Flug 5 Papiergleiter––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Flug 6 Flugwettbewerb––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Flug 7 Feder in Glasröhre––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Flug 8 Vogelfeder und Papierfeder––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

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Experimentalteil

Nummerierte Köpfe

Gruppensprecher

• Versuchsanleitung holen und vor-lesen.

• Vor Versuchsbeginn gemeinsam mitder Gruppe Hypothese entwickeln.

• Das Experiment gemeinsam aus-werten.

• Lösungskarte zum Vergleich holen.

Laborant

• Material für den Versuch holen.

• Experiment durchführen.

• Nach dem Experiment die Gerätereinigen.

• Material vollständig zurückbringen.

Protokollant

• Hypothese und Beobachtungen so-fort auf einen Notizzettel schreiben.

• Vollständiges Gruppenprotokollschreiben.

Regelhüter

• Auf die Einhaltung der Regeln achten.

• Dafür sorgen, dass die Gruppe nichtzu laut ist und die anderen Gruppennicht gestört werden.

Regelhüter

• Auf die Einhaltung der Regeln achten.

• Dafür sorgen, dass die Gruppe nichtzu laut ist und die anderen Gruppennicht gestört werden.

Protokollant

• Hypothese und Beobachtungen so-fort auf einen Notizzettel schreiben.

• Vollständiges Gruppenprotokollschreiben.

Laborant

• Material für den Versuch holen.

• Experiment durchführen.

• Nach dem Experiment die Gerätereinigen.

• Material vollständig zurückbringen.

Gruppensprecher

• Versuchsanleitung holen und vor-lesen.

• Vor Versuchsbeginn gemeinsam mitder Gruppe Hypothese entwickeln.

• Das Experiment gemeinsam aus-werten.

• Lösungskarte zum Vergleich holen.

(laminieren und ausschneiden)

Fragestellung

In einer Plastikflasche ist heißes Wasser.

Was passiert, wenn man die Flasche in kaltes Wasser legt?

Hypothese

Was wird geschehen? Begründe die Vermutung!

Material

1 pneumatische Wanne, 1 Plastikflasche (0,33 Liter),heißes Wasser, kaltes Wasser

Durchführung

1. Fülle eine kleine pneumatische Wanne etwa 10 cmhoch mit kaltem Wasser.

2. Fülle in die Flasche etwa 3 bis 5 cm hoch heißesWasser (aber vorsichtig!) und verschließe sie gut.

3. Lege die Flasche nun in die pneumatische Wanne mitdem kalten Wasser.

Beobachtung

Was ist passiert? Was hast du beobachtet?

Auswertung

Erkläre die Beobachtungen! War die Hypothese richtig?Wurden Fehler gemacht?

Zusatzaufgabe

Warum darf man keine Spraydosen ins Feuer werfen?

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Experimentalteil

Luft I: Geisterflasche

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Experimentalteil

Fragestellung

Eine Spritze ist mit Wasser, die andere mit Luft gefüllt. Die Öffnungen werden fest verschlossen.

Lassen sich die Kolben beider Spritzen gleich weit eindrücken?

Hypothese


Material

2 Spritzen (oder Kolbenprober)

Durchführung

1. Ziehe den Kolben der Spritze zurück auf den letztenTeilstrich. Bei einer 10 ml-Spritze z.B. auf 10 ml.

2. Verschließe die Öffnung vorne fest mit demDaumen.

3. Drücke den Kolben so weit wie möglich nach vorne. 4. Notiere den Messwert. 5. Fülle nun die zweite Spritze mit Wasser (bei einer 10 ml-

Spritze mit 10 ml) und führe die Schritte 2. bis 4.durch.

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

Die mit Luft gefüllte Spritze wird warm, wenn man den Versuch oft durchführt! Wo kommt diesesPhänomen im Alltag vor?

Luft II: Bockige Spritzen

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Experimentalteil

Luft I: Geisterflasche

FragestellungIn einer Plastikflasche ist heißes Wasser. Was passiert, wenn man die Flasche in kaltesWasser legt?

BeobachtungDie leere Flasche wird – wie von Geisterhand – eingebeult.

AuswertungDie Luft in der Flasche zieht sich zusammen, wenn sie kalt wird. Da von außen keine Luft in dieFlasche gelangen kann, entsteht in der Flasche ein Unterdruck. Der äußere Luftdruck kann dieFlasche nun zusammendrücken.

ZusatzinformationSpektakulär ist es, wenn man eine leere und geschlossene Plastikflasche in flüssigen Stickstoff hält.Die Temperatur von flüssigem Stickstoff beträgt minus 196 Grad Celsius. Die Luft in der Flaschekühlt ab und zieht sich zusammen, die Flasche sieht plötzlich aus, als wäre ein Elefant auf siegetreten.

Luft II: Bockige Spritzen

FragestellungLassen sich die Kolben beider Spritzen gleich weit eindrücken?

BeobachtungDer Kolben der Luft-Spritze lässt sich bis zu einem bestimmten Punkt vorschieben. Beim Loslassenbewegt er sich zurück. Der Kolben der Wasser-Spritze lässt sich nicht vorschieben.

AuswertungDie Luftmoleküle lassen sich zusammendrücken. Die Wassermoleküle sind viel enger zusammen alsdie Luftmoleküle und können nicht zusammengedrückt werden. Beim Zusammendrücken der Luft entsteht in der Spritze ein Überdruck. Der Kolben schnellt nachdem Loslassen zurück.

ZusatzinformationDie Eigenschaft, dass Körper unter großem Druck ihr Volumen ändern, nennt man Kompressibilität.Für feste Körper und Flüssigkeiten ist die Kompressibilität sehr klein, während sie für Gase sehrgroße Werte annimmt.

Fragestellung

Ein brennendes Teelicht schwimmt auf der Wasseroberfläche.

Was passiert, wenn man ein Glas darüber stülpt?

Hypothese


Material

1 Petrischale, 1 wasserlöslicher Folienstift, 1 Teelicht, 1 Feuerzeug, 1 Trinkglas (0,2 ml)

Durchführung

1. Fülle eine Petrischale halbvoll mit Wasser. 2. Setze das Teelicht auf das Wasser und zünde es an. 3. Stülpe nun das Trinkglas über das Teelicht, so dass

das Glas auf dem Boden der Petrischale steht. 4. Beobachte sehr genau, was im Trinkglas passiert.

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

In einigen Experimentalanleitungen steht, dass man mit diesem Versuch nachweisen kann, wie vielSauerstoff im Trinkglas verbraucht wurde. Finde mehrere Gründe, warum dies nicht möglich ist.

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Experimentalteil

Luft 1: Kerze im Trinkglas

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Experimentalteil

Fragestellung

Wie verändert sich die Ballonwaage, wenn man die Luft aus einem Ballon herauslässt?

Hypothese


Material

1 Holzstab (50 cm) mit Aufhängung (Paketband),Nähgarn zur Befestigung der Luftballons, 2 Luftballons,1 Nadel

Durchführung

1. Zwei Luftballons werden etwa gleich stark aufge-blasen und zugeknotet.

2. Die Luftballons werden an beiden Enden des Stabesmit Nähgarn befestigt.

3. Halte den Stab am mittig angebrachten Band hochund bringe den Stab durch Verschieben des Bandesin die Waagerechte.

4. Bitte einen Helfer, den Stab am Band zu halten. 5. Stich mit der spitzen Nadel direkt unter dem Knoten

in die Ballonhülle und lasse die Luft entweichen. DerLuftballon darf dabei nicht platzen!

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

Überlege Dir einen Versuch, um das Gewicht von Luft zu bestimmen.

Luft 2: Ballonwaage

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Experimentalteil

Fragestellung

Zwischen Mund und brennendem Teelicht steht eine Flasche.

Was passiert, wenn man auf die Flasche pustet?

Hypothese


Material

1 Weinflasche, 1 Teelicht, 1 Feuerzeug

Durchführung

1. Stelle hinter eine Weinflasche ein Teelicht.2. Zünde das Teelicht an. 3. Puste auf der gegenüberliegenden Seite etwa in

Höhe der Kerzenflamme auf die Flasche.

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

Führe einen Heimversuch durch, ob du den obigen Effekt auch bei Flüssigkeiten beobachten kannst.Halte dazu einen kleinen „Ball“ (Löffel, Zitrone, Ei) in einen Wasserstrahl.

Luft 3: Geheimnisvoller Luftstrom

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Experimentalteil

Fragestellung

Lässt sich der Gefrierbeutel aus dem Glas herausziehen?

Hypothese


Material

1 Einweckglas, 1 Gefrierbeutel (3 Liter), 1 Schere, Paket-band

Durchführung

1. Bringe einen neuen Gefrierbeutel in das Innere einesEinweckglases und stülpe das offene Ende des Ge-frierbeutels über den Glasrand.

2. Befestige nun den umgeschlagenen Teil des Ge-frierbeutels fest am Einweckglas mit Paketband.Wickle dazu das Band viermal herum.

3. Bitte einen Helfer, das Einweckglas festzuhalten. 4. Greife in das Einweckglas und versuche, den Ge-

frierbeutel herauszuziehen.

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

Verändert sich das Versuchsergebnis, wenn der Gefrierbeutel im Glas ein Loch hat?

Luft 4: Unsichtbar und doch da!

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Experimentalteil

Fragestellung

Kann man ein Papierknäuel unter Wasser drücken, ohne dass es nass wird?

Hypothese


Material

1 Trinkglas (0,2 l), 1 pneumatische Wanne, 1 BlattHandtuchpapier

Durchführung

1. Fülle die pneumatische Wanne bis 5 cm unter denRand mit Wasser.

2. Knülle das Handtuchpapier zu einem Knäuel zusam-men.

3. Drücke das Knäuel so in das Glas, dass es nicht her-ausfallen kann.

4. Drehe dann das Glas um und tauche es bis auf denGrund in die pneumatische Wanne.

Beobachtung


Auswertung

Erkläre die Beobachtungen! War die Hypothese richtig? Wurden Fehler gemacht?

Zusatzaufgabe

Informiere dich über Taucherglocken und deren Verwendung.

Luft 5: Papier im Trinkglas

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Experimentalteil

Fragestellung

Ein mit Wasser gefülltes Trinkglas wird mit einem Bierdeckel abgedeckt.

Was passiert, wenn man das Trinkglas mit Bierdeckel umdreht?

Hypothese


Material

1 Trinkglas (0,2 l), 1 Bierdeckel, 1 Plastikschale, Wasser

Durchführung

1. Fülle ein Trinkglas zur Hälfte mit Wasser. 2. Halte das Trinkglas über das Becken.3. Verdecke die Öffnung des Trinkglases mit dem

Bierdeckel.4. Halte den Bierdeckel mit der zweiten Hand fest und

dreh das Trinkglas über der Schüssel vorsichtig aufden Kopf. Die Öffnung soll genau nach untenzeigen.

5. Jetzt kannst du den Bierdeckel loslassen.

Beobachtung


Auswertung

Erkläre die Beobachtungen! War die Hypothese richtig? Wurden Fehler gemacht?

Zusatzaufgabe

Funktioniert der Bierdeckeltrick auch, wenn man das Trinkglas schief hält?

Luft 6: Bierdeckeltrick

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Experimentalteil

Fragestellung

Finde heraus, wie ein schlaff aufgeblasener Luftballon im Weltraum aussieht -also dort, wo keine Luft ist!

Hypothese


Material

1 Weinflasche (mit schlaff aufgeblasenem Luftballon), 1 Vakuumpumpe, 1 Verschluss

Durchführung

1. Nimm die Weinflasche (mit dem schlaff aufgeblase-nen Luftballon).

2. Setze den Verschluss auf die Flasche. 3. Pumpe mit der Vakuumpumpe Luft aus der Flasche.

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

Eignet sich ein Schokokuss für ein Picknick im Weltraum?

Luft 7: Luftballon im Weltall

31

Experimentalteil

Fragestellung

Ein Frühstücksbrettchen liegt auf einem Tisch an der Kante und wird von einer Zeitung bedeckt.

Lässt sich mit dem Frühstücksbrettchen die Zeitung vom Tisch schlagen?

Hypothese


Material

1 Zeitungsblatt, 1 Frühstücksbrettchen

Durchführung

1. Lege das Frühstücksbrettchen auf einen Tisch. 2. Schiebe das Frühstücksbrettchen etwa bis zur Hälfte

über die Kante, so dass es nicht herunterfällt. 3. Lege einen unbeschädigten Zeitungsbogen mittig

darüber. 4. Streiche die Zeitung mit beiden Händen von der

Kante aus glatt! Es darf keine Luft mehr unter derZeitung sein.

5. Schlage kräftig (Vorsichtig! Nicht zu heftig!) mit derFaust auf den überstehenden Teil des Frühstücks-brettchens.

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

Was passiert, wenn man statt der Zeitung ein DIN-A4 Blatt nimmt?

Luft 8: Zeitungstrick

32

Experimentalteil

Fragestellung

Was wird geschehen, wenn du kräftig zwischen zwei Papierstreifen pustest?

Hypothese


Material

1 Blatt Papier (DIN-A4), 1 Schere

Durchführung

1. Schneide zwei Papierstreifen. Jeder soll die Längeeines DIN-A4-Blattes (ca. 30 cm) haben und 3 cmbreit sein.

2. Nimm in jede Hand einen Streifen und halte sie imAbstand von etwa 7 cm nebeneinander!

3. Beuge dich vor und puste kräftig zwischen die Strei-fen!

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

Bei einfahrenden U-Bahnen und S-Bahnen tritt der im Versuch beobachte Effekt ebenfalls auf. Erkläre.

Flug 1: Magischer Luftzug

33

Experimentalteil

Fragestellung

Wie verhält sich die selbstgebaute Tragfläche im Luftstrom?

Hypothese


Material

1 Blatt Papier, 1 Bleistift, 1 Geodreieck, Klebefilm, 1 hal-ber Trinkhalm (mit Knick), 1 Holzstäbchen

Durchführung

1.Baue zuerst das Flügelmodell: a) Ziehe auf einem DIN-A4-Blatt parallel zum unte-

ren Rand im Abstand von 1 cm eine Linie.b) Falte das Papier in der Blattmitte. c) Markiere mittig zwei Punkte: einen 7 cm über

dem Strich, einen 7,5 cm unterhalb vom oberen Rand.

d) Steche mit einem Bleistift kleine Löcher aus. e) Klebe die Papierhälften mit Klebefilm so zusam-

men, dass der obere Rand mit der bei a) gezeich-neten Linie zusammenfällt.

f) Schiebe den halben Trinkhalm von unten so durch die Löcher, dass die Tragflächenunter-seite auf dem Knick liegt.

2. Nimm das Holzstäbchen zwischen Daumen undZeigefinger und schiebe den Trinkhalm mit derTragfläche auf das Holzstäbchen.

3. Laufe mit dem Flügelmodell durch den Klassenraum.Halte das Holzstäbchen dabei senkrecht.

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

Erkläre, warum Rennwagen Heckflügel haben, die wie um 180° gedrehte Tragflächen gebaut sind.

Flug 2: Tragfläche im Luftstrom

34

Experimentalteil

Fragestellung

Welche Styroporkugel fliegt am höchsten?

Hypothese


Material

1 Fön, 3 verschieden große Styroporkugeln

Durchführung

1. Lege eine Styroporkugel auf einen Fön, dessen Öff-nung senkrecht nach oben zeigt.

2.Stelle den Fön an und lasse die Styroporkugel imLuftstrom aufsteigen.

3. Führe den Versuch mit allen Styroporkugeln durch.

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

Lasse mehrere Bälle gleichzeitig schweben! Den kleinsten setzt du zuerst in den Luftstrom. Mit einbisschen Geduld schweben gleich mehrere Bälle wie durch Zauberei!

Flug 3: Schwebende Kugel

35

Experimentalteil

Fragestellung

Baue einen Wirbelflieger mit großen und einen mit kleinen Tragflügeln.

Welcher Wirbelflieger erreicht zuerst den Boden?

Hypothese


Material

1 Blatt Papier (DIN-A4), 1 Geodreieck, 1 Schere, Büro-klammern, 1 Bleistift

Durchführung

1. Baue aus Papier nach nebenstehender Anleitungeinen Wirbelflieger mit großen Flügeln und einen mitkleinen Flügeln. Durchgehende Linie heißt: Aus-schneiden! Gestrichelte Linie heißt: Falten!

2. Stecke eine Büroklammer an das untere Ende. 3. Lass beide Wirbelflieger aus gleicher Höhe mehrmals

hintereinander fallen.

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

Flügelfrüchte verschiedener Baumarten verhalten sich im Flug zu Boden wie ein Wirbelflieger. Findeheraus, welche Baumarten Flügelfrüchte bilden und welchem Zweck sie dienen. Zeichne verschiedeneFlügelfrüchte in das Protokoll.

Flug 4: Wirbelflieger

36

Experimentalteil

Fragestellung

Wie fliegt der Gleiter, wenn eine Steuerklappe „hoch“, die andere „herunter“gestellt wird?

Hypothese


Material

1 Blatt Papier (DIN-A4), 1 Schere

Durchführung

1. Bastle aus einem Blatt Papier (DIN-A4) einen Papier-flieger wie auf den Fotos angegeben.

2. Schneide mit der Schere zwei Steuerklappen in dieFlügel, etwa 1,5 cm tief und 4 cm breit.

3. Knicke eine Steuerklappe nach oben und eine nachunten.

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgaben

1. Wiederhole den Versuch mit unterschiedlichen Steuerklappen-Anordnungen und beschreibe das Flugverhalten.

2. Flugzeuge werden mit drei verschiedenen Steuerklappen gesteuert, die Ruder genannt werden.Finde heraus, wie sie heißen.

Flug 5: Papiergleiter

37

Experimentalteil

Fragestellung

Baue einen leichten, schweren, kleinen und großen Papierflieger.

Finde heraus, welcher Papierflieger am weitesten gleitet!

Hypothese


Material

3 Blatt Papier (DIN-A4), 3 Blatt Papier (DIN-A3), 1 Schere,1 Klebestift, 1 Digitalwaage (auf dem Materialtisch)

Durchführung

1. Bastle vier Papierflieger wie auf den Fotos angegeben. Flieger 1: 1 DIN-A4-BogenFlieger 2: 2 übereinander geklebte DIN-A4-Bögen Flieger 3: 1 DIN-A3-BogenFlieger 4: 2 übereinander geklebte DIN-A3-Bögen

2. Bestimme das Gewicht der vier Papierflieger.3. Lasse die Flieger mehrmals von einem erhöhten Punkt

aus gleiten. 4. Beachte, dass Wurfhöhe und Wurfkraft möglichst

immer gleich sind. 5. Bestimme die Flugweiten. Errechne für jeden Flieger

den Mittelwert.

Beobachtung

Was ist passiert? Was hast du gemessen?

Auswertung


Zusatzaufgabe

Warum ist es wichtig, dass die Papierflieger im Versuch nach derselben Bauanleitung gebaut werden?

Flug 6: Flugwettbewerb

38

Experimentalteil

Fragestellung

Kann eine Daunenfeder im Aufwind fliegen?

Hypothese


Material

1 Stativ, 1 Doppelmuffe, 1 Stativklemme, 1 Glasrohr,1 Pinzette, Daunenfedern, 1 Teelicht, 1 Feuerzeug

Durchführung

1. Spanne ein Glasrohr in ein Stativ ein.2. Stelle unter das Glasrohr ein Teelicht. Der Abstand

zwischen Glasrohr und Teelicht sollte 6 cm betragen.3. Zünde das Teelicht an. 4. Halte mit einer Pinzette eine kleine Daunenfeder

oben in das Glasrohr und lasse sie dann los. 5. Achte darauf, dass die Feder nicht anbrennt!6. Führe den Versuch mehrfach durch.

Beobachtung


Auswertung


Zusatzaufgabe

Ein Vogel hat neben der Daunenfeder noch drei weitere Federnarten. Finde heraus, wie sie heißen undwelche Funktion sie haben.

Flug 7: Feder in Glasröhre

39

Experimentalteil

Fragestellung

Ist eine Vogelfeder oder eine Papierfeder leichter?

Hypothese


Material

1 große Vogelfeder, 1 Blatt kariertes Papier (DIN-A4),1 Schere, 1 Digitalwaage (auf dem Materialtisch)

Durchführung

1. Lege die Vogelfeder auf ein Blatt kariertes Papier undfahre den Umriss mit einem Stift nach.

2. Schneide die gezeichnete Papierfeder aus.3. Wiege die Vogelfeder und die Papierfeder. 4. Schneide von der schwereren Feder so viel ab, dass

beide Federn das gleiche Gewicht haben. 5. Bestimme die abgeschnittene Fläche in Kästchen.

Beobachtung

Was ist passiert? Was hast du gemessen?

Auswertung


Zusatzaufgabe

Überlege Fragestellungen für Versuche, um weitere Eigenschaften einer Vogelfeder zu entdecken.

Flug 8: Vogelfeder und Papierfeder

40

Experimentalteil

Luft 1: Kerze im TrinkglasFragestellungEin brennendes Teelicht schwimmt auf der Wasseroberfläche. Was passiert, wenn manein Glas darüber stülpt?

BeobachtungDas Teelicht wird zu Boden gedrückt. Es ist kein Wasser im Trinkglas. Nach dem Erlöschen der Kerzeströmt Wasser in das Trinkglas. Das Teelicht schwimmt wieder.

AuswertungDie Kerze wird angezündet und erhitzt die Luft. Diese dehnt sich aus und etwas Luft entweicht ausdem Glas. Im Glas entsteht ein Überdruck. Wenn die Kerze erlischt, zieht sich die abkühlende Luftim Glas wieder zusammen und es entsteht ein Unterdruck. Der Außendruck drückt nun das Wasserin das Glas.

ZusatzinformationKerzenwachs ist wie alle Wachse ein Gemisch aus verschiedenen Stoffen, die hauptsächlich aus denAtomen von Kohlenstoff (= C) und Wasserstoff (= H) bestehen. Beide verbrennen mit dem Luft-Sauerstoff (= O2). Kohlenstoff verbrennt zu gasförmigen Kohlenstoffdioxid (= CO2), Wasserstoff zuWasser (= H2O).

Luft 2: Ballonwaage

FragestellungWie verändert sich die Ballonwaage, wenn man die Luft aus einem Ballon herauslässt?

BeobachtungDer Stab neigt sich zu der Seite mit dem aufgeblasenen Luftballon.

AuswertungDer Ballon, aus dem die Luft entwichen ist, hat an Masse verloren. Dies zeigt: Luft hat ein Gewicht.

ZusatzinformationLuft hat ein Gewicht. Bei null Grad Celsius wiegt ein Liter Luft 1,29 g, bei Raumtemperatur (etwa21°C) 1,2 g. Die Gewichtsabnahme lässt sich damit erklären, dass sich die Luft, wie jeder andereStoff auch, bei Erwärmung ausdehnt.

Flug 1 - 8: Lösungskarten

41

Experimentalteil

Luft 3: Geheimnisvoller Luftstrom

FragestellungZwischen Mund und brennendem Teelicht steht eine Flasche. Was passiert, wenn manauf die Flasche pustet?

BeobachtungMan kann die Kerze hinter der Flasche auspusten.

AuswertungStrömende Gase folgen gekrümmten Oberflächen, solange die Krümmung der Oberfläche nicht zustark ist. Dies wird Umlenkeffekt oder Coanda-Effekt genannt.

ZusatzinformationDer so genannte Coanda-Effekt wurde von dem rumänischen Luftfahrttechniker Henri Coanda(1885-1972) entdeckt. Er konnte ihn jedoch nicht erklären. Im Prinzip geschieht jedoch nicht vielmehr, als dass die ankommende Luft diejenige an der Krümmung verdrängt und den so ent-standenen Raum dann selbst ausfüllt. Der Coanda-Effekt spielt – wie auch das Bernoulli-Prinzip – beim Fliegen eine wichtige Rolle.

Luft 4: Unsichtbar und doch da! FragestellungLässt sich der Gefrierbeutel aus dem Glas herausziehen?

BeobachtungMan kann den Gefrierbeutel nur ganz wenig herausziehen.

AuswertungWird der Beutel herausgezogen, so fällt der Innendruck im Raum zwischen Beutel und Glaswand,weil jetzt hier mehr Raum für die Luft verfügbar ist. Der Außendruck bleibt gleich, wird abergegenüber dem Innendruck höher. Gegen den relativ höheren Außendruck kann man den Beutelkaum herausziehen.

ZusatzinformationUnter Innendruck versteht man den Eigendruck, den ein Stoff (Luft) oder ein System (Glas + Luft +Gefrierbeutel) auf seine Umgebung ausübt und eine Ausdehnung seiner selbst anstrebt. DerGegenspieler eines Innendrucks ist der Außendruck, also der Druck, der von außen auf das System(Glas + Luft + Gefrierbeutel) einwirkt und dessen Verdichtung anstrebt.

42

Experimentalteil

Luft 5: Papier im Trinkglas

FragestellungKann man ein Papierknäuel unter Wasser drücken, ohne dass es nass wird?

BeobachtungEs kommt kein Wasser in das Glas und das Papierknäuel wird nicht nass.

AuswertungLuft ist ein Körper. Es füllt das Glas vollständig aus. Dort wo Luft ist, kann kein Wasser sein.

ZusatzinformationIn der Physik ist ein Körper, was Masse hat und Raum einnimmt. Ein Stück Holz, das Wasser in einemGlas oder die Luft in einem Luftballon sind Körper. Körper unterscheiden sich voneinander durchihre Eigenschaften: Ein Holzstück hat eine bestimmte Form und eine bestimmte Farbe, es istbrennbar und fest. Das Wasser in einem Glas ist durchsichtig und flüssig, die Luft in einemLuftballon hat die Form des Luftballons und ist gasförmig. Die Eigenschaft eines Körpers, fest, flüs-sig oder gasförmig zu sein, nennt man seinen Aggregatzustand.

Luft 6: Bierdeckeltrick

FragestellungEin mit Wasser gefülltes Trinkglas wird mit einem Bierdeckel abgedeckt. Was passiert, wenn man das Trinkglas mit Bierdeckel umdreht?

BeobachtungWenn man das Glas mit dem Bierdeckel umdreht, bleibt der Bierdeckel am Glas haften und dasWasser fließt nicht heraus.

AuswertungDreht man das halb gefüllte Glas um, läuft ein kleines bisschen Wasser heraus. Es strömt jedochkeine Luft in das Glas. So entsteht im Glas ein kleiner Unterdruck gegenüber dem Luftdruck außen.Der relativ höhere Außendruck drückt den Bierdeckel gegen das Glas.

ZusatzinformationLuftdruck entsteht durch die Gewichtskraft der Luftsäule, die auf der Erdoberfläche oder einem aufihr befindlichen Körper (wassergefülltes Glas + Wasser + Bierdeckel) steht. Der mittlere Luftdruck derAtmosphäre beträgt auf Meereshöhe 1013 hPa.Bei diesem Experiment spielt auch die Oberflächenspannung des Wassers eine Rolle: Sie verhindert,dass das Wasser durch den dünnen Spalt zwischen Bierdeckel und Glasrand herauslaufen kann.

43

Experimentalteil

Luft 7: Luftballon im Weltraum

FragestellungFinde heraus, wie ein schlaff aufgeblasener Luftballon im Weltraum aussieht - alsodort, wo keine Luft ist!

BeobachtungDer Luftballon wird größer. Die Luft im Ballon dehnt sich aus.

AuswertungAus der Weinflasche wird Luft herausgepumpt. Je mehr man abgepumpt hat, desto geringer ist derLuftdruck innerhalb des Gefäßes. Die Luftteilchen im Inneren des Luftballons dehnen sich aus undvergrößern den Ballon.

ZusatzinformationDie Vakuumpumpe kann nur ein Teilvakuum erzeugen. In einer fast luftleeren Flasche könnte manden Effekt noch deutlicher sehen. Auch wenn Vakuum vom lateinischen Wort "vacuus" für "leer" abstammt, so ist es doch in derRealität niemals ein vollständiges "Nichts". Selbst im Vakuum des Universums herrscht keine voll-ständige Leere.

Luft 8: Zeitungstrick

FragestellungEin Frühstücksbrettchen liegt auf einem Tisch an der Kante und wird von einer Zeitungbedeckt. Lässt sich die Zeitung mit dem Frühstücksbrettchen vom Tisch schlagen?

BeobachtungDas Frühstücksbrettchen bewegt sich kaum. Wenn man zu fest zuschlägt, kann man sich wehtun.

AuswertungBeim Schlag wird das Frühstücksbrettchen ein wenig angehoben. In dem sich bildenden Raumzwischen Brett, Zeitung und Tischplatte kann die Luft nicht schnell genug nachströmen. Dadurchentsteht hier ein Unterdruck. Der Luftdruck außen drückt das Frühstücksbrettchen von oben aufden Tisch.

ZusatzinformationLuftdruck entsteht durch die Gewichtskraft der Luftsäule, die auf der Erdoberfläche oder einem aufihr befindlichen Körper (wassergefülltes Glas + Wasser + Bierdeckel) steht. Der mittlere Luftdruck derAtmosphäre beträgt auf Meereshöhe 1013 hPa.

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Experimentalteil

Flug 1: Magischer Luftzug

FragestellungWas wird geschehen, wenn du kräftig zwischen zwei Papierstreifen pustest?

BeobachtungDie Papierstreifen rücken zusammen, wenn man zwischen beide pustet.

AuswertungZwischen den Papierstreifen entsteht durch den Luftstrom nach dem Bernoulli-Prinzip einUnterdruck. Der normale Luftdruck drückt von außen die Papierstreifen zusammen.

ZusatzinformationKurz formuliert lautet das Bernoulli-Effekt: „Schnell strömende Luft erzeugt Unterdruck“.Das Bernoulli-Prinzip spielt – wie auch der Coanda-Effekt – beim Fliegen eine wichtige Rolle.

Flug 2: Tragfläche im Luftstrom

Wie verhält sich die selbstgebaute Tragfläche im Luftstrom?

BeobachtungBewegt man die selbstgebaute Tragfläche schnell durch die Luft, bewegt sie sich aufwärts.

AuswertungDie selbstgebaute Tragfläche hat ein Profil wie eine Flugzeugtragfläche und erfährt wie dieseAuftrieb.

ZusatzinformationWird ein Flügel von Luft umströmt, bildet sich auf der Oberseite einUnterdruck und auf der Unterseite ein Überdruck. Durch diesenDruckunterschied entsteht Auftrieb. Die Auftriebskraft drückt denFlügel senkrecht nach oben aus der Strömungsrichtung heraus. Dieunterschiedlichen Druckverhältnisse kommen dadurch zustande, dassdurch die Flügelform die Luft unterschiedlich stark am Profil beschleu-nigt wird.

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Experimentalteil

Flug 3: Schwebende Kugel

FragestellungWelche Styroporkugel fliegt am höchsten?

BeobachtungDie kleinste Styroporkugel schwebt am höchsten, dann die mittlere und am niedrigsten schwebtdie größte Styroporkugel.

AuswertungDer Luftstrom treibt die Kugeln entgegen der Schwerkraft in die Höhe. Die kleine Styroporkugel hatdas geringste Gewicht und fliegt deshalb am höchsten.

ZusatzinformationWarum bleibt die Styroporkugel im Luftstrom und fällt nicht heraus? Dies liegt am Bernoulli-Prinzip.Dieses lautet kurz formuliert „Schnell strömende Luft erzeugt Unterdruck“. Da die Luft im Luftstrahlschnell strömt, herrscht dort ein Unterdruck. Außerhalb des Luftstrahls bewegt sich die Luft nicht.Dort herrscht der normale Druck und der ist höher als der im Luftstrom selbst. So wird dieStyroporkugel von außen immer wieder in die Bahn zurückgedrückt.

Flug 4: Wirbelflieger

FragestellungBaue einen Wirbelflieger mit großen und einen mit kleinen Tragflügeln.Welcher Wirbelflieger erreicht zuerst den Boden?

BeobachtungNach kurzem Sturzflug geht der Wirbelflieger in eine Drehbewegung über. Der Wirbelflieger mitden größeren Tragflächen wirbelt langsamer zu Boden.

AuswertungDer Wirbelflieger mit den kleineren Tragflächen hat einen geringeren Luftwiderstand und fälltdeshalb sehr rasch zu Boden.

ZusatzinformationFlügelfrüchte verschiedener Baumarten (Ahorn, Linde, Esche etc.) verhalten sich im Flug zu Bodenwie ein Wirbelflieger. Sie erzeugen Auftrieb durch Autorotation. Als Massenschwerpunkt dient demSamen in der Natur ein Kern. Der hier vorgestellte Wirbelflieger benutzt hierfür eine Büroklammer.

46

Experimentalteil

Flug 5: Papiergleiter

FragestellungWie bewegt sich der Gleiter, wenn eine Steuerklappe „hoch“, die andere „herunter“ gestellt wird?

BeobachtungWenn eine Steuerklappe „hoch“, die andere „herunter“ steht, dreht sich der Gleiter um seineLängsachse. Dies nennt ein Pilot „Rollen“.

AuswertungDie Steuerklappe, die „hoch“ steht, verringert den Auftrieb. Auf dieser Seite sinkt der Gleiter. DieSteuerklappe, die „herunter“ steht, erhöht den Auftrieb. Auf dieser Seite hebt sich der Gleiter.

ZusatzinformationWoran liegt es, dass ein Papiergleiter mehr oder weniger sanft zu Boden gleitet, statt wie ein BlattPapier unkontrolliert zu Boden zu taumeln? Das Geheimnis liegt an der Faltung. Durch geschicktesFalten des Papiers kommt ein größerer Teil des Gewichtes an die Spitze des Fliegers. Das Gewichtzieht ihn nach unten. Der mittlere und hintere Teil wirkt als Flügel und stabilisiert die Richtung.

Flug 6: Flugwettbewerb

FragestellungBaue einen leichten, schweren, kleinen und großen Papierflieger. Finde heraus, welcher Papier-flieger am weitesten gleitet!

BeobachtungFlieger 3 kann am weitesten fliegen. [Die Flugweiten bitte in einer Tabelle angeben!]

AuswertungDie Weite des Gleitflugs hängt vom Gewicht und von der Größe der Flügel ab. Der Flieger mit dergrößten Flügelfläche und relativ geringem Gewicht (Flieger 3) kann am weitesten gleiten.

ZusatzinformationHier einige Papierflugzeug Rekorde: Weitester Flug 58,82 Meter (Tony Fletch, La Crosse Centre,1985); längste Flugdauer 27,6 Sekunden (Ken Blackburn, Georgia Dome, 1998); größte Spann-weite eines Papierflugzeug 1,97 Meter (gebaut an der Technischen Universität Delft).

47

Experimentalteil

Flug 7: Feder in Glasröhre

FragestellungKann eine Daunenfeder im Aufwind fliegen?

BeobachtungDie Daunenfeder fällt nicht direkt auf die Kerze, sondern schwebt im Glasrohr.

AuswertungVon der brennenden Kerze steigt warme Luft auf. Diese warme Luft hält die Daunenfeder imGlasrohr.

ZusatzinformationNur Vögel haben Federn. Federn sind leichte und doch widerstandsfähige Gebilde aus Keratin.Keratin (von griechisch keratos = Horn) ist ein Protein, das der Feder sowohl Elastizität wie Stabilitätverleiht. Haare oder Fingernägel von Menschen bestehen auch aus Keratin. Wenn eine Feder ver-brennt, erinnert deshalb der Geruch an verbrannte Haare.

Flug 8: Vogelfeder und Papierfeder

FragestellungIst die Vogelfeder oder die Papierfeder leichter?

BeobachtungDie Vogelfeder ist leichter als eine gleichgroße Feder aus Papier. Beispiel: Eine Steuerfeder wiegt z.B. etwa 0,13 g, die gleich große Papierfeder 0,25 g. Beide Federn sind gleich schwer, wenn man von der Papierfeder etwa die Hälfte abschneidet. [Zahlder Kästchen gehört in das Protokoll!]

AuswertungVogelfedern sind ein Wunderwerk der Evolution: Sie sind farbenprächtig, leicht und doch äußerststabil.

ZusatzinformationWenn man eine Feder in die Hand nimmt, hält man sie fast immer an der Spule. Die Spule heißtweiter zur Federspitze Schaft. Links und rechts vom Schaft sind die Fahnen, die oft schön gefärbtsind. Mit einer guten Lupe erkennt man, wie kompliziert Federn aufgebaut sind. Die Fahne wirddurch kleine Federäste gebildet. Winzige Häkchen halten die einzelnen Federäste zusammen.

Zusatzaufgabe Luft I: Geisterflasche

Warum darf man keine Spraydosen insFeuer werfen?

Lösung: Hier sind die Verhältnisse genauumgekehrt: Das Gasvolumen in der Spraydosevergrößert sich infolge der Erwärmung. DieSpraydose würde explodieren. Eine Spraydose gehört - wie andere Gefahren-stoffe auch - selbstverständlich nicht insFeuer, sondern in den Hausmüll.

Zusatzaufgabe Luft II: Bockige Spritzen

Die mit Luft gefüllte Spritze wird warm,wenn man den Versuch oft durchführt! Wokommt dieses Phänomen im Alltag vor?

Lösung: Wer schon mal einen Plattfuß amFahrrad hatte, der weiß, dass eine Luftpumpesehr warm wird. Hier wird Luft komprimiertund erwärmt sich dabei. Dies passiert auch inder Spritze.

Zusatzaufgabe Luft 1: Kerze im Trinkglas

In einigen Experimentalanleitungen steht,dass man mit diesem Versuch nachweisenkann, wie viel Sauerstoff im Trinkglas ver-braucht wurde. Finde Gründe, warum diesnur sehr ungenau möglich ist.

Lösung: a) Heißluft kann unkontrolliert ent-weichen; b) die Kerze kann ausgehen, bevoraller Sauerstoff "verbraucht" ist; c) „Abgase"der Kerzenflamme sind neu hinzugekommen.

Zusatzaufgabe Luft 2: Ballonwaage

Überlege dir einen Versuch, um das Ge-wicht von Luft zu bestimmen.

Lösung: Vakuumbeutel oder Glaskolben mitLuft wiegen; anschließend Luft aus demBeutel bzw. Kolben evakuieren (mit Wasser-strahlpumpe oder Vakuumpumpe) und er-neut wiegen.

Zusatzaufgabe Luft 3: GeheimnisvollerLuftstrom

Führe einen Heimversuch durch, ob du denobigen Effekt auch bei Flüssigkeiten beob-

achten kannst. Halte dazu einen kleinen„Ball“ (Löffel, Zitrone, Ei) in einen Wasser-strahl.

Lösung: Den Coanda-Effekt kann man auchbei Flüssigkeiten beobachten. Man kann guterkennen, wie das Wasser an einer rundenForm entlang läuft.

Zusatzaufgabe Luft 4: Unsichtbar unddoch da!

Verändert sich das Versuchsergebnis, wennder Gefrierbeutel im Glas ein Loch hat?

Lösung: Wenn in der Tüte ein Loch ist, kannLuft in das Glas nachströmen. Der Innendruckwird deshalb stets mit dem Außendruck aus-geglichen. Nun lässt sich der Beutel recht leichtherausziehen. Je größer das Loch, desto leichter.

Zusatzaufgabe Luft 5: Papier im Trinkglas

Informiere dich über Taucherglocken undderen Verwendung.

Lösung: Die Taucherglocke ist ein Behälter,der mit Luft gefüllt ist und durch seinGewicht – trotz der Luft im Inneren – imWasser nicht aufschwimmt, sondern absinkt.Sie ermöglicht es, sich längere Zeit unterWasser aufzuhalten und dort beispielsweiseArbeiten auszuführen. Man unterscheidet ver-schiedene Arten von Taucherglocken: Offene Taucherglocke: Ein unten offenerHolz- oder Metallkasten hängt an einer Eisen-kette oder einem Stahlseil. Beim Absenkendes Kastens im Wasser wird die Luftblase imInneren durch den Wasserdruck so weitzusammengepresst, bis der Wasserdruck undder Luftdruck in der Blase gleich sind. Geschlossene Taucherglocke: Sie dient vor-rangig als Tauchertransportmittel beim Sät-tigungstauchen, bei dem die Taucher bereitsan der Oberfläche auf den Umgebungsdruckin der Arbeitstiefe gebracht werden und län-gere Zeit unter diesem Druck leben. Siemüssen unter Erhaltung des Drucks in dieTiefe gebracht werden. Hierzu dient diegeschlossene Taucherglocke.

48

Experimentalteil

Lösungshinweise zu den Zusatzaufgaben

Zusatzaufgabe Luft 6: Bierdeckeltrick

Funktioniert der Bierdeckeltrick auch,wenn man das Trinkglas schräg hält? Lösung: Ein gewöhnlicher Bierdeckel haftetso stark am Trinkglas, dass man es sogar schiefhalten kann. Am sichersten ist es jedoch,wenn man das Glas senkrecht hält: Dann istder Druck rund um die Trinköffnung gleichund das Wasser kann nicht auslaufen. Hältman das Glas jedoch schief, dann lastet aufeiner Seite ein höherer Druck. Nutzt mananstelle des Bierdeckels eine glatte Postkarte,kann es leicht passieren, dass das Wasser dannausläuft.

Zusatzaufgabe Luft 7: Luftballon im Welt-raum

Eignet sich ein Schokokuss für ein Picknickim Weltraum?

Lösung: Nein, er eignet sich nicht. DerSchokokuss besteht überwiegend aus Luft, dievom Eischnee (Eiweiß und Zucker) einge-schlossen wird. Sobald der Außendruck fällt,dehnt die Luft in den Schaumporen die ein-hüllende Eischneehaut aus. Der Schokokusswächst. Dabei können die Poren auchplatzen, so dass die Luft aus ihnen entweicht.Die im Schokokuss eingeschlossene Luftdehnt sich mit absinkendem Außendruck aus.Der Schokokuss würde im Weltall geradezu„explodieren“.

Zusatzaufgabe Luft 8: Zeitungstrick

Was passiert, wenn man statt der Zeitungein DIN-A4 Blatt nimmt?

Lösung: Verwendet man ein DIN-A4 Blatt,gelangt leichter Luft unter das Frühstücks-brettchen. Das führt dann dazu, dass dasFrühstücksbrettchen heruntergeschlagen wer-den kann.

Zusatzaufgabe Flug 1: Magischer Luftzug

Bei einfahrenden U-Bahnen und S-Bahnentritt der im Versuch beobachte Effekt eben-falls auf. Erkläre.

Lösung: Nicht ohne Grund wird inBahnhöfen vor einfahrenden Zügen gewarnt:"Achtung, Achtung, Vorsicht an derBahnsteigkante". Wenn ein Zug schnell aneinem Passagier vorbei fährt, strömt die Luftzwischen Zug und Körper schnell hindurch.Dabei entsteht ein Unterdruck, der den

Passagier in Richtung Zug saugt. Der Effekttritt auch auf, wenn ein Radfahrer von einemschnell fahrenden Lastwagen überholt wird.

Zusatzaufgabe Flug 2: Tragfläche im Luft-strom

Rennwagen haben Heckflügel. Gebaut sindHeckflügel wie um 180° gedrehte Flügel.Finde dafür eine Erklärung.

Lösung: Heckflügel sorgen für Abtrieb, umden Druck auf die Antriebsräder zu verstärken.

Zusatzaufgabe Flug 3: Schwebende Kugel

Lasse mehrere Bälle gleichzeitig schweben!Den kleinsten setzt du zuerst in den Luft-strom. Mit ein bisschen Geduld schwebengleich mehrere Bälle wie durch Zauberei!

Zusatzaufgabe Flug 4: Wirbelflieger

Flügelfrüchte verschiedener Baumartenverhalten sich im Flug zu Boden wie einWirbelflieger. Finde heraus, welche Baum-arten Flügelfrüchte bilden und welchemZweck sie dienen. Zeichne verschiedeneFlügelfrüchte in das Protokoll.

Lösung: Flügelfrüchte bilden Esche, Lindeund Ahorn. Die Früchte sind mit einem odermehreren flügelähnlichen Anhängseln aus-gestattet, damit die Samen möglichst weitgetragen werden.

Zusatzaufgabe Flug 5: Papiergleiter

1. Wiederhole den Versuch mit unter-schiedlichen Steuerklappen-Anordnun-gen und beschreibe das Flugverhalten.

Lösung: Wenn beide Steuerklappen „hoch“stehen, wird der Gleiter zunächst aufzu-steigen versuchen, ehe er zu Boden stürzt.(Man muss kräftig werfen!) Stehen beideSteuerklappen „herunter“, stürzt der Gleiterdirekt zu Boden.

2. Flugzeuge werden mit drei verschiede-nen Steuerklappen gesteuert, die Rudergenannt werden. Finde heraus, wie sieheißen.

Lösung: Querruder (liegt im Experiment vor),Seitenruder und Höhenruder (wird in derZusatzaufgabe untersucht).

49

Experimentalteil

Zusatzaufgabe Flug 6: Flugwettbewerb

Warum ist es wichtig, dass die Papierfliegerim Versuch nach derselben Bauanleitunggebaut werden?

Lösung: In diesem Versuch werden diePapiergröße und das Gewicht verändert. Umnun Schlussfolgerungen aus der Veränderungder Größen ziehen zu können, müssen alleverwendeten Flieger exakt nach demselbenBauplan gefaltet werden.

Zusatzaufgabe Flug 7: Feder in Glasröhre

Ein Vogel hat neben der Daunenfeder nochdrei weitere Federnarten. Finde heraus, wiesie heißen und welche Funktion sie haben.

Lösung: Der Vogel hat 4 verschiedene Fe-dernarten: Daunenfeder, Deckfeder, Schwanz-feder und Schwungfeder. Die Daunenfedernhalten die Vögel warm. Die Deckfedern hal-ten ebenfalls warm und bilden Körper-umrisse. Mit den Schwanzfedern steuert derVogel. Die Schwungfedern formen die Flügel-flächen.

Zusatzaufgabe Flug 8: Vogelfeder undPapierfeder

Überlege Fragestellungen für Versuche, umweitere Eigenschaften einer Vogelfeder zuentdecken.

Lösung: Welches Gewicht kann eine Federtragen? Schwimmt eine Feder im Wasser?Kann eine Feder nass werden? Ist eine Federluftdurchlässig?

50

Experimentalteil

Fragestellung

Wie hoch fliegt deine Flaschenrakete?

Hypothese


Material

PET-Flasche (1,5 Liter), Korken, Karton für die Flossen, Ballventil,scharfes Messer (Cutter), Schere, Klebeband, Stand-Fahrradpumpe

Durchführung

1. Schneide aus einem Pappkarton drei gleich große Flossen ausund befestige diese mithilfe eines Klebebandes an der PET-Flasche.

2. Suche einen Korken, der die Öffnung der Flasche fest verschließt.3. Halbiere den Korken in der Länge mit dem Messer. 4. Bohre die Spitze des Ballventils durch den Korken. 5. Suche einen geeigneten Start- und Landeplatz. 6. Fülle die Rakete zu einem Drittel mit Wasser, verschließe sie mit

dem Korken, schließe die Pumpe an und starte die Rakete.

Vorsicht: Je stärker der Korken abdichtet, desto größer kann derDruck in der Flasche werden! Drücke den Korken am Anfang nichtso fest rein!

Beobachtung

Versuch Nr. 1 2 3 4 5

Flughöhe

Auswertung

Erkläre die Beobachtungen! War die Hypothese richtig? WurdenFehler gemacht?

Zusatzaufgabe

Füge eine Spitze aus Pappe hinzu und male deine Flaschenrakete bunt an. Baue einen Fallschirm(Stofftaschentuch unter Spitze) für deine Flaschenrakete.

51

Zusatzmaterial

Experiment: Flaschenrakete

52

Zusatzmaterial

Fragestellung

Welchen Weg nimmt das Wasser?

Hypothese


Material

2 große Gläser, 1 Glas mit Deckel, 2 Trinkhalme, Knet-masse, 1 Holzklotz, 1 Plastikwanne (oder Spülbecken)

Durchführung

1. Bitte einen Erwachsenen, dir kurz zu helfen: Schlagezwei Löcher in den Deckel eines Marmeladenglases,so dass die Trinkhalme durchpassen.

2. Stecke durch das erste Loch einen Trinkhalm so weithinein, dass er etwas 8 cm nach innen ragt.

3. Stecke durch das zweite Loch einen Trinkhalm soweit hinein, dass er 2 cm nach innen ragt.

4. Dichte mit Knetgummi die Fugen (zwischen Trink-halm und Deckel) gut ab.

5. Fülle Glas 1 zur Hälfte mit Wasser. Verschließe es mitdem Deckel.

6. Fülle Glas 2 zu dreiviertel mit Wasser. Glas 3 bleibtleer.

7. Drehe nun das erste Marmeladenglas um und lasseden kurzen Trinkhalm in das zweite Marmeladenglasragen.

Beobachtung

Halte die Ergebnisse schriftlich, in Skizzen oder Zeich-nungen fest.

Auswertung


Experiment: Springbrunnen

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Zusatzmaterial

Fragestellung

Mit oder ohne Öffnung? – Welcher Fallschirm trifft besser?

Hypothese


Material

Kopiervorlage „Fallschirm“, 2 Büroklammern, Schere,Bleistift

Durchführung

1. Schneide den Fallschirm und die „Seile“ aus derVorlage aus.

2. Klebe die „Seile“ an den Fallschirm und füge diefreien Enden mit einer Büroklammer zusammen.

3. Füge eine Büroklammer als „Fallschirmspringer“ hinzu.4. Zeichne eine „Zielscheibe“. 5. Lass den Fallschirm fünfmal aus derselben Höhe (z.B.

von einem Stuhl) auf einen Zielpunkt fallen. 6. Schneide eine kleine, etwa erbsengroße Öffnung in

die Mitte des Fallschirms und lass ihn erneut fünfmalüber demselben Zielpunkt fallen.

Beobachtung

Versuch Nr. 1 2 3 4 5

Fallschirm

Fallschirm mit Öffnung

Auswertung


Zusatzaufgabe

Rundkappenfallschirme - wie oben gebaut - werden heute kaum noch als Personenfallschirme ver-wendet. Sie weisen ein hohes Verletzungsrisiko auf, da sie schnell sinken und schlecht zu steuern sind.Heute verwendet man Gleitfallschirme. Erkundige dich nach deren Funktionsprinzip.

Experiment: Fallschirm

54

Zusatzmaterial

Vorlage „Fallschirm“

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Zusatzmaterial

Fragestellung

Was passiert mit der Zauberdose, wenn man sie mit Wasser gießt?

Hypothese


Material

3 Brausetabletten (Multivitamin oder Calcium), 1 Kerze,1 Blumentopf (ohne Loch) mit Blumenerde, 1 Filmdose,1 Einmalhandschuh, 2 dickere Gummibänder, 1 Gieß-kanne mit Wasser, 1 Nagel, Feuerzeug

Durchführung

1. Bitte einen Erwachsenen, dir kurz zu helfen: Halte imFreien mit einer Zange einen Nagel in eine Kerzen-flamme und bohre mit dem heißen Nagel etwa 20Löcher in den Boden der Filmdose.

2. Lege 3 Brausetabletten in die Filmdose.3. Ziehe den Einmalhandschuh einige Zentimeter über

die Dosenöffnung. 4. Schlage den Rand um und befestige ihn mit 2 Gum-

mibändern. 5. Stopfe den gesamten Handschuh vorsichtig in die

Dose. 6. Gib etwas Erde in den Blumentopf und stelle die

Filmdose darauf. 7. Fülle den Blumentopf nun behutsam mit Blumen-

erde auf, bis die Filmdose mit dem Handschuh nichtmehr zu sehen ist.

8. Jetzt musst du nur noch deine „Zauberdose“ mitWasser gießen.

Beobachtung

Halte die Ergebnisse schriftlich, in Skizzen oder Zeich-nungen fest.

Auswertung


Experiment: Zauberdose

56

Zusatzmaterial

Fragestellung

In der Natur gibt es verschiedene Formen der Samenverbreitung. Ganz bekannt sind die Flügelfrüchtevom Ahorn. So einen Drehflieger kann man aus Papier bauen. Ein guter Drehflieger rotiert lange inder Luft, bevor er den Boden berührt.

Baue den besten Drehflieger der Klasse!

Material

1 Blatt Papier (DIN-A5), 2 Büroklammern, Klebe, Schere

Durchführung

1. Baue nach der Anleitung einen Drehflieger.2. Füge zwei Büroklammern als Gewicht an den unte-

ren Teil des Drehfliegers.3. Führe Flugversuche durch (s. Tabelle). 4. Vergleiche die Flugeigenschaften deines Drehfliegers

mit denen deiner Mitschüler.

Beobachtung

Halte die Beobachtungen schriftlich, in Skizzen oderZeichnungen fest oder notiere sie in einer Tabelle.

V1 V2 V3 V4 V5

Flugzeit [in sec.]

Auswertung

Erkläre die Beobachtungen!

Zusatzaufgabe

Verändere den Drehflieger so, dass er noch „langsamer“ zu Boden gleitet. Erfinde auch andereDrehflieger.

Experiment: Drehflieger

1.

2. 3.

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Luft und Fliegen

Warme Luft dehnt sich aus! - Beweise es!

Aufgabe

Plant in der Gruppe ein Experiment, um die Fragestel-lung zu lösen. Führt dieses Experiment anschließendauch durch.

Material

1 Fön, 1 Ballon, weiteres Material auf Anforderung

Arbeitsteilung in der Gruppe

Teilt in der Gruppe die Funktionen Gruppensprecher,Protokollant und Laborant ein.

Der Gruppensprecher leitet die Arbeit der Gruppe. Erdarf die Hilfskarten lesen und gibt die Informationen andie Gruppe weiter.

Der Protokollant schreibt ein Gruppenprotokoll.

Der Laborant ist für Material und Versuchsdurch-führung zuständig. Er fertigt eine Skizze vom geplantenVersuch an und fordert mit dieser bei der LehrkraftMaterial an.

Hilfskarten

Die Hilfskarten enthalten Hinweise. Auf der Vorderseitesteht eine Frage oder ein Denkanstoß. Auf der Rückseitewird die Frage beantwortet. Die Hilfskarten bleiben auf dem Lehrerpult. Sie werdenin der Reihenfolge der Nummerierung genutzt.Der Gruppensprecher liest zuerst die Vorderseite undteilt die Informationen der Gruppe mit. Gemeinsamwird die Frage beantwortet oder der Denkanstoß disku-tiert. Bei Bedarf liest der Gruppensprecher auch die Antwortauf der Rückseite.Der Protokollant notiert im Protokoll, welche Hilfen diedie Gruppe verwendet hat.

Experiment: Warme Luft

Hilfe 1

Erklärt euch gegenseitig die Aufgabe noch einmal mit eureneigenen Worten. Klärt dabei, wie ihr die Aufgabe ver-standen habt und was noch unklar ist.

Hilfe 2

Was kann man am Luftballon beobachten, wenn sich dieerwärmte Innenluft ausdehnt?

Hilfe 3

Messen und Wiegen sind im Allgemeinen gute Methoden.Kann man sie in diesem Versuch verwenden?

Hilfe 4.1

Wie kann man die Volumenausdehnung bestimmen?

Hilfe 4.2

Wie kann man die Volumenausdehnung mit einem Fadenbestimmen?

Hilfe 4.3

Wie kann man die Volumenausdehnung mit Stift undGeodreieck bestimmen?

Hilfe 5

Wie erklärt man die im Versuch gemachten Beobach-tungen?

Antwort 1

Luft dehnt sich aus, wenn man sie erwärmt. Dies sollen wirbeweisen. Dazu haben wir einen Ballon, dessen Innenluftwir mit einem Fön erwärmen können.

Antwort 2

Das Volumen des Luftballons wird größer. Die Ballonhaut spannt sich.

Antwort 3

Wiegen: Wenn sich ein Körper durch Erwärmung ausdehnt,nimmt sein „Gewicht“ nicht zu. Messen: Ausdehnung der Ballonhaut vor und nach demErwärmen messen.

Antwort 4.1

Man kann den Umfang des Ballons oder eine Strecke aufdem Ballon vor und nach dem Erwärmen messen!

Antwort 4.2

Mit einem Faden kann man den Umfang messen. Dannerwärmt man den Ballon, legt den Faden erneut um denBallon und vergleicht die Längen.

Antwort 4.3

Man kann mit Stift und Geodreieck auf den Ballon eine ge-rade Linie zeichnen. Die Länge wird vor und nach demErwärmen gemessen.

Antwort 5

Körper, die erwärmt werden, dehnen sich nach allen Rich-tungen aus – egal ob sie fest, flüssig oder gasförmig sind. Jestärker der Körper erwärmt wird, desto stärker ist dieBewegung seiner Teilchen und umso mehr Platz brauchendie Teilchen. Das bedeutet, dass sich der Körper ausdehnt.

58

Zusatzmaterial

Warme Luft dehnt sich aus! - Beweise es!

59

Zusatzmaterial

Da hat der alte Pirat aber Pech gehabt: Gerade wollte er seine Schatztruhe in Sicherheit bringen, dafiel ihm der Schlüssel zur Truhe auf den Meeresgrund. Könnt ihr ihm helfen, den Schlüssel wieder nachoben zu bekommen? Denkt daran, dass der Pirat den Schlüssel holen soll und Piraten bekanntlichwasserscheu sind.

Bring den Piraten zu seinem Schlüssel, ohne dass er nass wird!

Aufgabe

Plant in der Gruppe ein Experiment, um die Fragestellungzu lösen. Führt dieses Experiment anschließend auch durch.

Material

1 Pirat (= Gummibärchen), 1 Boot (= Teelichtbecher),1 pneumatische Wanne, weiteres Material auf Anfor-derung

Arbeitsteilung in der Gruppe

Teilt in der Gruppe die Funktionen Gruppensprecher,Protokollant und Laborant ein.

Der Gruppensprecher leitet die Arbeit der Gruppe. Erdarf die Hilfskarten lesen und gibt die Informationen andie Gruppe weiter.

Der Protokollant schreibt ein Gruppenprotokoll.

Der Laborant ist für Material und Versuchsdurch-führung zuständig. Er fertigt eine Skizze vom geplantenVersuch an und fordert mit dieser bei der LehrkraftMaterial an.

Hilfskarten

Die Hilfskarten enthalten Hinweise. Auf der Vorderseitesteht eine Frage oder ein Denkanstoß. Auf derRückseite wird die Frage beantwortet. Die Hilfskarten bleiben auf dem Lehrerpult. Sie werdenin der Reihenfolge der Nummerierung genutzt.Der Gruppensprecher liest zuerst die Vorderseite undteilt die Informationen der Gruppe mit. Gemeinsam wirddie Frage beantwortet oder der Denkanstoß diskutiert. Bei Bedarf liest der Gruppensprecher auch die Antwortauf der Rückseite.Der Protokollant notiert im Protokoll, welche Hilfen dieGruppe verwendet hat.

Experiment: Piratenversuch

60

Zusatzmaterial

Hilfe 1

Erklärt euch gegenseitig die Aufgabe noch einmal mit eureneigenen Worten. Klärt dabei, wie ihr die Aufgabe ver-standen habt und was noch unklar ist.

Hilfe 2

Wie gelangen Menschen trocken an den Grund von tiefenGewässern, ohne nass zu werden?

Hilfe 3

Welchen Gegenstand kann man in diesem Versuch alsTaucherglocke verwenden?

Hilfe 4

Nun ist der Pirat samt Boot auf dem Grund desWasserbeckens. Wie kommt er nun an den Schlüssel?

Hilfe 5

Wie erklärt man die im Versuch gemachtenBeobachtungen?

Antwort 1

Wir sollen den Piraten mit seinem Boot zu seinem Schlüsselauf den Grund des Wasserbeckens bringen. Dabei darf derPirat nicht nass werden, da er wasserscheu ist.

Antwort 2

Mit einem U-Boot oder einer Taucherglocke gelangenMenschen trocken an den Grund von tiefen Gewässern,ohne nass zu werden.

Antwort 3

Man kann ein Glas verwenden. Dies wird über dasTeelichtboot an der Wasseroberfläche gehalten und dannnach unten gedrückt.

Antwort 4

Man kann unter dem Boot einen Magneten befestigen, andem der Schlüssel haften bleibt.

Antwort 5

Das leere Glas ist nicht leer, sondern mit Luft gefüllt. DieseLuft bleibt beim Überstülpen im Glas und verdrängt dasWasser. So entsteht im Glas ein luftgefüllter und wasser-freier Raum, in dem der Pirat bis zum Grund des Bodenskommt.

Kommt der Pirat an den Schlüssel, ohne nass zu werden?

61

Zusatzmaterial

Fragestellung

Was geschieht, wenn Du in das gebogene Rohr hineinpustest?

Hypothese


Material

4 Waschflaschen mit jeweils zwei verschieden langenRohren

Durchführung

1. Nimm eine Waschflasche.2. Entscheide, was geschehen wird. 3. Puste über das gebogene Rohr Luft in die Wasch-

flasche.4. Beobachte genau, was passiert. 5. Wiederhole diese Schritte mit den anderen Wasch-

flaschen.

Beobachtung

Haltet die Beobachtungen schriftlich, in Skizzen oderZeichnungen fest.

Auswertung


Experiment: Luft in Waschflasche

62

Zusatzmaterial

Arbeitsblatt: Flugzeug-TÜV

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…

63

Zusatzmaterial

waagerecht:

1. Dies braucht ein Flugzeug zur Überwindung der Erdanziehungskraft. 2. Wird in Flugzeugturbinen verbrannt. 3. Flugart eines großen Vogels.4. Fluggerät, das in der Luft stillstehen kann. 5. Dicke Luft über Großstädten.6. Wirft man im Ballon ab, um zu steigen 7. Manche Kunstflugzeuge haben zwei davon. 8. Dieser Vogel „fliegt“ nur unter der Wasseroberfläche. 9. Testanlage, in der Luftwiderstand gemessen wird. 10. Diesen Aggregatzustand nimmt Luft an, wenn man sie auf unter 200 Grad Celsius abkühlt.

senkrecht (stark umrandet): Das Lösungswort ist ein wichtiger Bestandteil eines Fallschirms.

Arbeitsblatt: Kreuzworträtsel

Flaschenrakete

Die Flaschenrakete fliegt nach dem Rück-stoßprinzip und kann 10 – 20 Meter Höheerreichen. Durch das im Korken befindliche Ventil presstman mit einer Fahrradpumpe Luft in dieFlasche. Wenn der Druck in der Flasche großgenug ist, fliegt der Korken unten raus.Wegen des Wassers kann die Luft aber nichtschlagartig entweichen, sondern muss zuerstdas Wasser herausdrücken. Dabei wird so vielSchub „produziert“, dass die Flasche bis zu 20m hoch steigt.

Springbrunnen

Wasser steigt aus dem Glas 2 über denTrinkhalm nach oben in das Glas 1. Dortsprudelt es aus dem Trinkhalm. Gleichzeitigfließt Wasser über den langen Trinkhalmnach unten in Glas 3. Doch warum? BeimUmdrehen des Glases mit dem Deckel tropftein wenig Wasser aus den Trinkhalmen.Damit entsteht im Glas 1 ein Unterdruck. Umden Druck auszugleichen, wird das Wasser ausdem mittleren Glas (Glas 2) in das obere Glasgesogen.

Fallschirm

Ein Fallschirm vergrößert den Luftwider-stand und verringert deshalb die Fallgeschwin-digkeit. Zweck ist, eine Person oder einenGegenstand aus großer Höhe unversehrt aufden Boden zu bringen.

Beobachtung Fallschirm ohne Loch: Die Ergebnisse auf derZielscheibe sind schwer vorhersagbar: DerFallschirm driftet oft aus dem Zentrum desKreises ab. Der Luftwiderstand bewirkt Kräfteam Rand des Fallschirms, die ihn leichtgekippt zu Boden gleiten lassen.

Fallschirm mit Loch: Das kleine Loch verur-sacht einen ruhigeren Fall, weil ein Teil derunter dem Fallschirm strömenden Luft nichtan den Rändern abgleitet, sondern durch dasLoch in der Mitte nach oben entweicht.

Zusatzaufgabe Moderne Gleitfallschirme verringern dasSinken durch Luftwiderstand und hauptsäch-lich Auftrieb. Ihr Querprofil entspricht demeiner Flugzeugtragfläche. Der Flächenschirm

ist an der vorderen Kante geöffnet und an derhinteren geschlossen, so dass er von der an-strömenden Luft gefüllt wird und sich ver-steift (selbsterzeugendes Profil). Gleitfall-schirme sinken nicht senkrecht zu Boden,sondern können teilweise große horizontaleStrecken überwinden. Die rechte und dielinke Seite der Hinterkante können getrenntvoneinander durch Steuerleinen heruntergezogen und so zur von vorne anströmendenLuft quergestellt werden. Dadurch lässt sichdie Vorwärtsfahrt einseitig abbremsen und derSchirm genau steuern. Zur Landung wird dieVorwärtsfahrt durch starkes Herunterziehenbeider Kantenteile im Optimalfall auf Nullabgebremst. Im Sportbereich werden heutefast ausschließlich Gleitfallschirme ver-wendet.

Zauberdose

In diesem Versuch gelangt beim Gießen der„Zauberdose“ Wasser durch die Löcher in dieFilmdose. Dort reagiert das Wasser mit dementhaltenen Säuerungsmittel (oft Wein- oderZitronensäure) und setzt dann aus Natrium-hydrogencarbonat (NaHCO3) Kohlenstoff-dioxid (CO2) frei. Weil dabei aus dem Feststoff(Brausetablette) und der Flüssigkeit (Wasser)mit ihren vergleichsweise geringen Voluminaein großes Gasvolumen entsteht, wird derHandschuh aufgeblasen. Durch den Auftriebdes Gases bricht der Handschuh nach obendurch die Erde und richtet sich auf, dennnach oben hin erfährt das Gas den geringstenWiderstand (dünnste Stelle mit Erde). Wenndie Gasentwicklung aufhört und dasKohlenstoffdioxid aus dem Handschuh überdie Löcher in der Filmdose entweicht, fällt die„Zauberdose“ wie verwelkt in sich zusammen.

Drehflieger

Keine Angaben zur Lösung.

Warme Luft

s. Hilfskarten

Neben dem Material werden die Hilfskartenauf dem Lehrertisch ausgelegt. Um ein vor-eiliges Durchsehen der Hilfen zu verhindern,werden die Hilfskarten in der Mitte (ge-strichelte Linie) gefaltet und ggf. mit einerBüroklammer geschlossen.

64

Zusatzmaterial

Lösungshinweise zum Zusatzmaterial

Piratenversuch

s. Hilfskarten

Neben dem Material werden die Hilfskartenauf dem Lehrertisch ausgelegt. Um ein vor-eiliges Durchsehen der Hilfen zu verhindern,werden die Hilfskarten in der Mitte(gestrichelte Linie) gefaltet und ggf. mit einerBüroklammer geschlossen.

Luft in Waschflasche

Beobachtungen: Flasche 1: Wasser wird in

die zweite Röh-re gedrückt.

Flasche 2: Im Gefäß stei-gen Wasserblasen auf. Luft trittaus der zweiten Röhre aus.

Flasche 4: Im Gefäß steigen Wasserblasenauf. In der zweiten Röhre steigtWasser auf.

Flasche 4: Luft tritt aus der zweiten Röhreaus.

Flugzeug-TÜV

Den Flugzeug-TÜV kann man nur danndurchführen, wenn die Schülerinnen undSchüler eigene Flugzeuge gebaut haben. Esgibt Bausätze (ca. 4 Euro), aus denenSchülerinnen und Schüler selbstständigFlugzeuge bauen können. Beispiele: Phan-tomion Jet, Pito-Flieger, Max Bee-Flieger.

Kreuzworträtsel

1. Auftrieb, 2. Kerosin, 3. Gleitflug, 4. Hub-schrauber, 5. Smog, 6. Ballast, 7. Tragflaeche,8. Pinguin, 9. Windkanal, 10. fluessig

Lösungswort: Reissleine

65

Zusatzmaterial

66

Kompetenzüberprüfung

Teste deine Fähigkeiten, Experimente auszuwerten, Hypothesen zu entwickeln und Experimente zuplanen.

1. Drehflieger

Eine Schülergruppe hat im Unterricht Drehflieger gebaut. Nun wollen sie testen, welcher Drehfliegeram längsten braucht, bevor er den Boden erreicht. Dazu sind sieben Schüler auf einen Tischgestiegen. Das Bild wurde unmittelbar vor dem Start aufgenommen. Wird der Test korrekt durchgeführt?

2. Kölner Dom

In der WDR-Sendung Kopfball können Fernsehzuschauer dem „Kopfball-Team“ Fragen schicken, diesie dann beantworten. Zur Beantwortung der Zuschauerfrage, um die es hier geht, musste derKopfball-Reporter auf die Aussichtsplattform des Kölner Doms in 95 Meter Höhe steigen. Vor demAufstieg maß er unten mit einem kleinen Barometer (s. Abb. links) 1006,3 Hektopascal. Obenangekommen waren es nur noch 995,2 Hektopascal. Gib an, welche Fragestellung der Kopfball-Reporter überprüfen sollte! Formuliere auchmögliche Hypothesen.

3. Fallzeit verschiedener Flieger

In einer Klasse haben Schülerinnen und Schüler in 11 Gruppen Fallver-suche mit selbstgebauten Drehfliegern und Fallschirmen sowie Flügel-früchten (Ahorn) durchgeführt. Die Messwerte sind in dem Diagrammangegeben. a) Gib an, welcher Fragestellung in diesem Experiment nachgegan-

gen wurde? b) Beschreibe die im Diagramm angegebenen Messwerte. c) Werte das Experiment aus. d) Erkläre, warum die einzelnen Messwerte so stark abweichen.

4. Schall

Töne sind Schallwellen. Zupft man die Saite eines Musikinstrumentes an, schwingt sie hin und her.Sie versetzt die Luft um sich herum in Schwingungen. Über die Luft übertragen gelangen dieseSchwingungen an unser Ohr. Dort treffen sie aufs Trommelfell, was dann auch wieder inSchwingungen versetzt wird. So können wir den Ton "hören". Plane ein Experiment, um folgende Fragestellung zu lösen: Wie schnell ist der Schall in derLuft?

Arbeitsblatt: Bist du ein guter Experimentator?

Quelle: WDR-Fernsehen

Fallzeiten verschiedener Flugobjekte

1 - 11 Ergebnisse der Einzelversuche - 12 Mittelwerte1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

67


1. Drehflieger

Versuchsansatz als Bild vorgegeben; nachVersuchsbedingung fragen

Lösung: Der Test wird nicht korrekt durchge-führt. Um die Flugeigenschaften derDrehflieger miteinander vergleichen zu kön-nen, müssen sie aus derselben Höhe abgewor-fen werden.

2. Kölner Dom

Versuchsdurchführung und Beobachtungin Textform vorgegeben; nach Fragestel-lung und Hypothesen fragen

Fragestellung: Nimmt der Luftdrucks ab,wenn man auf den Kölner Dom steigt?

Beschreibung der Beobachtungen: Mit zu-nehmender Höhe nimmt der Luftdruck ab. DasBarometer zeigt dann einen geringeren Wert.

Erklärung: Mit zunehmender Höhe lastetweniger Luft über dem entsprechenden Ort.Deshalb nimmt der Luftdruck ab. Mit demLuftdruck ist es ähnlich wie mit dem Druckunter Wasser: Je mehr Wasser über einem ist,desto höher ist der Druck, weil mehr Wasserauf einem lastet. Bei der Luft ist das imPrinzip dasselbe Phänomen: Obwohl wir esim täglichen Leben kaum merken: Luft hatein Gewicht: Und je mehr Luft über einem ist,desto höher ist der (Luft-)Druck.

3. Fallzeit verschiedener Flieger

Versuchsbeobachtung grafisch vorgegeben;nach Fragestellung fragen und Auswertungfragena) Fragestellung: Welches Flugobjekt hält

sich am längsten in der Luft? b) Beschreibung der Messwerte: Die Dreh-

flieger brauchen im Mittel 8 Sekunden,bevor sie den Boden erreichen, die Fall-schirme 6 Sekunden und die Flügelfrüchtedes Ahorns etwa 10 Sekunden.

c) Auswertung Die Flügelfrüchte sind vonden drei untersuchten die besten„Flieger“. Darin zeigt sich eine guteAnpassung. In der Natur dienen dieFlügelfrüchte zur Verbreitung von Samen.

d) Erklärung der Abweichungen: Die einzel-nen Flugkörper (Drehflieger, Fallschirm,Flügelfrucht) unterschieden sich jeweilsvoneinander. Jeder Drehflügelsame ist

einzigartig, ebenso die selbstgebautenFallschirme und Drehflieger. Auch wennman mit demselben Flieger mehrereVersuche durchführt, weichen dieEinzelergebnisse voneinander ab.

4. Schallwellen

Fragestellung vorgegeben; Planung einesExperimentes

Material: Messtrecke genau bekannter Länge(z. B. 100-m-Bahn), 1 Stoppuhr, 1 Starter-klappe, evtl. Augenbinde.

Durchführung: Starter A steht mit Starter-klappe an der Ziellinie, Stopper B mitStoppuhr an der Startlinie. Stopper B startetdie Uhr, wenn sich die Klappe schließt undstoppt sie, wenn der Ton zu hören ist. Wichtig ist es, dass die Schülerinnen undSchüler den Versuch mehrfach durchführenund zur Minimierung des Messfehlers dieErgebnisse mitteln.

Auswertung: Schall legt in einer Sekundeetwa 330 m zurück.Auf diesem Wert werden die Schülerinnenund Schüler nicht kommen, da das Mess-verfahren nicht genau ist. Sie sollten aber aufden exakten Wert hingewiesen werden.

Lösung: Bist du ein guter Experimentator?

68


1. Schritt: Auswahl des Inhalts

Was sollen Schülerinnen und Schüler zueinem bestimmten Thema wissen bzw. kön-nen? Formuliere Aussagen dazu:• Vakuum ist ein fast luftleerer Raum. • In einem luftleeren Raum herrscht Vakuum.• Ein Vakuum erzeugen heißt „evakuieren“.• Evakuiert man ein Gefäß, sinkt der

Innenddruck gegenüber dem Außendruck.

2. Schritt: Erklärungsmuster aus dem Alltag suchen

Über welche Alltagstheorien verfügen dieSchülerinnen und Schüler? Welche Fehl-vorstellungen haben Schülerinnen undSchüler bei diesem Thema? • „Vakuum (Unterdruck) saugt!“• „Im Vakuum ist keine Luft.“• „Der Raum zwischen den Teilchen kann

nicht leer sein!“• „Wenn keine Luft vorhanden wäre, müsste

dort Vakuum sein, und das kann ich mirnicht vorstellen!“

3. Schritt: Konstruktion des Diagnose- testbogens

Jeder Diagnosetestbogen besteht aus zweiTeilen. In der Einleitung wird ein inhaltlicherAspekt (Fachwissen) beschrieben. Daraus lei-tet sich für den ersten Teil eine Wissensfrage

ab, die einfach und klar beantwortet werdenkann (Entscheidungsfrage mit 2-3 Aussagen).

Im zweiten Teil wird der Schüler aufgefordert,aus verschiedenen Begründungen für seineAntwort die nach seinem Verständnis richtigeanzugeben. Zur Erklärung werden 3 - 4Begründungen angeboten (vgl. BeispielVakuumglocke, Aquarium).

4. Schritt: Durchführung des Tests

5. Schritt: Auswertung und Verbesserungdes Tests

Die Auswertung einer solchen Erhebungliefert interessante Erkenntnisse. Es lässt sichfür jeden Schüler diagnostizieren, ob er dasrichtige Konzept verwendet, d.h. ob seineDenkstrategien, sein Verständnis zu dendurch die Sache gegebenen Anforderungenpassen.

6. Schritt: Konsequenzen für die Unterrichtspraxis

Entwicklung eines zweistufigenDiagnosetestbogens

69


Beispiele für einen zweistufigen Diagnosetestbögen

Vakuumglocke

Unter einer Vakuumglocke liegt ein schwach aufgeblasenerLuftballon. Wenn man mithilfe der Pumpe die Luft aus derVakuumglocke herauspumpt, � schrumpft der Luftballon. � bleibt der Luftballon unverändert. � dehnt sich der Luftballon aus.

Die Begründung dafür ist:

� Die Luft im Luftballon bleibt im Luftballon.� Die Luft im Luftballon entweicht aus dem Luftballon.� Die Luftteilchen im Luftballon verteilen sich bei größer

werdendem Innendruck in einem kleineren Volumen. � Die Luftteilchen im Luftballon verteilen sich bei sinken-

dem Innendruck in einem größeren Volumen.

Aquarium

Im Klassenraum steht an einem hellen Platz ein verschlossenes Gurkenglas als Aquarium. Esist mit mehreren grünen Wasserpflanzen bepflanzt worden. Im Aquarium leben auch zweiSpitzschlammschnecken. Obwohl sie im Wasser leben, sind sie Lungenschnecken.Spitzschlammschnecken sind wechselwarme Tiere und ernähren sich von Wasserpflanzen,Algenaufwuchs und Kleinstlebewesen. Das Aquarium ist nicht vollständig mit Wasser gefüllt.Welche Bedeutung hat der Luftraum im Aquarium?

� Der Luftraum im Aquarium ist ein Versehen. � Die Schnecken benötigen den Luftraum zur Atmung.� Die Wasserpflanzen benötigen den Luftraum zur

Atmung.

Die Begründung dafür ist:

� Die Wasserpflanzen nehmen den Sauerstoff für ihreAtmungsvorgänge aus dem Luftraum.

� Die Spitzschlammschnecken nehmen den Sauerstoff für ihre Atmungsvorgänge aus dem Luftraum.

� Die Wasserpflanzen nehmen den zur Fotosynthese nötigen Sauerstoff aus dem Luftraum.

� Das Glas lässt sich nicht schließen, ohne dass etwasLuft zwischen Wasser und Deckel eingeschlossen wird.

70


Rückmeldung: So schätze ich deine Beteiligung ein

Name: .......................................................

gelingt dir nie (0) - gelingt dir selten (1) - gelingt dir ab und zu - (2) - gelingt dir häufig (3) - gelingtdir sehr häufig (4) - gelingt dir immer (5)

Wenn man Schülerinnen und Schüler im Experimentalunterricht beobachtet, kann man ver-schiedene Aktivitätsarten unterscheiden. Deine Beteiligung beim Experimentieren zeigte folgendenAktivitätstyp:

� „Alleskönner“ Der Alleskönner liest aufmerksam die Arbeitsanleitungen und kümmertsich um Gruppenprozesse. Er beobachtet das experimentelle Vorgehenund beteiligt sich am Experiment.

� „Zuschauer“ Der Zuschauer beobachtet das experimentelle Vorgehen und andereProzesse, die innerhalb und außerhalb der Gruppe stattfinden.

� „Experimentator“ Der Experimentator zeigt seine größte Aktivität beim Experimentierenund beim Vor- und Nachbereiten von Arbeitsschritten.

� „Passiver Schüler“ Der passive Schüler hat keinen Bezug zum Experiment.

71


Rückmeldung: So schätze ich meine Beteiligung ein

Name: .......................................................

In dem Spinnendiagramm sind fünf Kriterien vorgegeben. Vergib für jede Achse 0 – 5 Punkte. Dabeigilt: gelingt mir nie (0) - gelingt mir selten (1) - gelingt mir ab und zu (2) - gelingt mir häufig (3) -gelingt mir sehr häufig (4) - gelingt mir immer (5). Verbinde anschließend die Punkte auf den einzel-nen Achsen mit Linien. Du kannst nun ablesen, ob deine Beteiligung gleichmäßig ist oder beson-dere Stärken oder Schwächen hat.

gelingt mir nie (0) - gelingt mir selten (1) - gelingt mir ab und zu (2) - gelingt mir häufig (3) - gelingtmir sehr häufig (4) - gelingt mir immer (5)

Beantworte bitte auch die folgenden drei Fragen:

Das hat mir beim Experimentieren zum Thema Luft und Fliegen besonders gefallen:

……………………………………………...……………………………………………………………………

……………………………………………...……………………………………………………………………

Dies hat mir beim Experimentieren zum Thema Luft und Fliegen weniger gut oder nicht gefallen:

…………………………………………...………………………………………………………………………

……………………………………………...……………………………………………………………………

Dies sollte beim Experimentieren zum Thema Luft und Fliegen anders gemacht werden:

…………………………………………...………………………………………………………...……………

……………………………………………...……………………………………………………………………

72


Hinweise zum Feedback

Die Spinnendiagramme sindso konzipiert, dass verschie-dene Aktivitätsbereiche be-rücksichtigt werden. Gefragtwird nach fachlichen, metho-disch und experimentellenFähigkeiten sowie sozialemund emotionalem Verhalten.

Die Einteilung in die vier Schülertypen „Alleskönner“, „Zuschauer“, „Experimentator“ und„Passiver Schüler“ basiert auf einer Studie von Scharfenberg, Bogner und Klautke. In dieser Studiewurden die Aktivitäten von Schülerinnen und Schüler in einem außerschulischen Gen-Laborbeobachtet. Beobachtet wurden die neun Kategorien: Activity not visible, No experimental relation,Out-group interaction, Advising interaction, In-group interaction, In-group observing of lab-work,Reading instruction, Preparing or reworking Steps, Experimental Steps. Laut der Studie von Scharfenberg, Bogner und Klautke verteilt ein ‚all-rounder’ seine Zeit relativgleichmäßig auf die Aktivitäten Interaktionen, Lesen der Anleitungen, Zuschauen und experi-mentelles Handeln. ‚Observer’ und ‚high-experimenter’ werden durch die Namen gebendenKategorien charakterisiert und ‚passive students’ zeichnen sich durch einen hohen Anteil an derKategorie ‚kein Bezug zum Experiment’ aus. Die vier Schülertypen sind auf dem Arbeitsblatt „So schätze ich deine Beteiligung ein“ charakteri-siert. Im Folgenden sind Beispiele für Spinnendiagramme der Schülertypen abgebildet.

„Alleskönner“ „Zuschauer“

„Experimentator“ „Passiver Schüler“

Bewertung Protokoll

Name:

Vollständigkeit � � � �

Schriftbild, Übersichtlichkeit � � � �

Rechtschreibung � � � �

Skizzen und Zeichnungen � � � �

Hypothese � � � �

Beobachtungen � � � �

Auswertung � � � �

Überprüfung der Hypothese � � � �

KommentarGesamturteil

✂………………………………………………………………………………………………………………

Name:










✂………………………………………………………………………………………………………………

Name:










73


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(Ausschneiden und an das Protokoll heften)

74


Checkliste

Kreuze bei den nachfolgenden Fragen an, wie sicher du bei der Bearbeitung bist. Wenn du bei allenAufgaben (sehr) sicher bist, bist du bereits gut auf den Test vorbereitet. Sieh dir dort, wo du„unsicher“ oder „sehr unsicher“ bist, die angegebenen Arbeitsblätter, Experimente sowieProtokolle an und lies in den Sachinformationen.

Wie sicher bist du bei der sehr sehr Bearbeitung der Aufgabe? sicher sicher unsicher unsicher

1. Ich kann ein Protokoll schreiben und die einzelnenAbschnitte in ihrer Bedeutung erklären. � � � �

Info: Hinweise zur Durchführung der Experimente

2. Ich kann Ergebnisse der Experimente zum Thema Luft und Fliegen beschreiben und erklären. � � � �

Info: Protokolle zum Lernzirkel Luft und Fliegen

3. Ich kann selbstständig eigene Experimente zum Themenbereich Luft und Fliegen planen, durchführen und auswerten. � � � �

Info: Experimente „Warme Luft“, „Piratenversuch“

4. Ich kenne die Zusammensetzung der Luft und ihre Bedeutung für das Leben auf der Erde. � � � �

Info: Sachinformationen

5. Ich kann Kompressibilität und Ausdehnungsbestreben als Eigenschaften der Luft erklären. � � � �

Info: Sachinformationen, Experimente „Warme Luft“, „Bockige Spritzen“, „Geisterflasche“, „Kerze im Trinkglas“

6. Ich kann beschreiben, wie sich ein Vakuum herstellen lässt und wo es im Alltag verwendet wird. � � � �

Info: Sachinformationen, Experimente „Luftballon im Weltraum“, „Unsichtbare Luft“

7. Ich kenne die vier Faktoren, die für den Auftrieb verantwortlich sind. � � � �

Info: Sachinformationen

8. Ich kann erklären, dass sich durch unterschiedliche Druckverhältnisse am Flügel Auftrieb entwickelt. � � � �

Info: Sachinformationen, Experiment „Tragfläche im Luftstrom“

9. Ich kann ein Flugobjekt als funktionstüchtiges Modell herstellen. � � � �

Info: Experimente „Flugwettbewerb“, „Tragfläche im Luftstrom“, „Papiergleiter“

10. Ich kann die Eigenschaften einer Vogelfeder beschreiben. � � � �

Info: Sachinformationen, Experimente „Vogelfeder“, „Feder in Glasröhre“

11. Ich kenne die verschiedenen Flugarten der Vögel. � � � �

Info: Sachinformationen, Experimente „Vogelfeder“, „Feder in Glasröhre“

75


1. Welche Aussage ist wahr, welche ist falsch? Lies genau! (8 P)

A: Der Luftdruck nimmt mit steigender Höhe ab. � wahr � falschB: In der Luft der Atmosphäre sind etwa 21% Stickstoff. � wahr � falschC: Warme Luft dehnt sich aus. � wahr � falschD: Der durchschnittliche Luftdruck auf Meereshöhe beträgt 2013 hPa. � wahr � falschE: Luft kann man bei ganz tiefen Temperaturen verflüssigen. � wahr � falschF: In Vakuum verpackte Lebensmittel verderben nicht so schnell. � wahr � falschG: Der Auftrieb hängt von Größe und Profil der Tragfläche ab. � wahr � falschH: Kleine Vögel bevorzugen die Flugart des Segelflugs. � wahr � falsch

2. Benenne, was in 100 Litern Luft enthalten ist. (6 P)

……………………………………………………………………..…………………………………………

……………………………………………………………………...…………………………………………

……………………………………………………………………..…………………………………………

3. Erkläre, warum Flugzeuge nicht mit dem Wind starten. (4 P)

…………………………………………………………………..……………………………………………

…………………………………………………………………..……………………………………………

……………………………………………………………………..…………………………………………

………………………………………………………………..………………………………………………

……………………………………………………………………...…………………………………………

4. Eine Flasche mit einem übergestülpten Luftballon wird in eine pneumatischeWanne mit heißem Wasser gehalten. Beschreibe und erkläre, was man beobach-ten kann. Löse auf der Rückseite. (6 P)

………………………………………………………………..………………………………………………

………………………………………………………………..………………………………………………

………………………………………………………………..………………………………………………

………………………………………………………………..………………………………………………

5. Zu einem vollständigen Versuchsprotokoll gehört auch die Auswertung. Erläutere,was alles in eine Versuchsauswertung gehört. Löse auf der Rückseite. (4 P)

6. Viel Erfolg!

Test Luft und Fliegen, Gruppe A

76


1. Welche Aussage ist wahr, welche ist falsch? Lies genau! (8 P)

A: In Vakuum verpackte Lebensmittel bleiben länger haltbar. � wahr � falschB: Der durchschnittliche Luftdruck auf Meereshöhe beträgt 1013 hPa. � wahr � falschC: Luftdruck wird mit einem Manometer gemessen. � wahr � falschD: Warme Luft dehnt sich aus. � wahr � falschE: Luft kann man unter Druck bei ganz hohen Temperaturen verflüssigen. � wahr � falschF: Der Luftdruck nimmt mit steigender Höhe zu. � wahr � falschG: Für den Auftrieb ist das Profil der Tragfläche nicht wichtig. � wahr � falschH: Große Vögel bevorzugen die Flugart des Segelflugs. � wahr � falsch

2. Schreibe auf, was in 100 Litern Luft enthalten ist. (6 P)

…………….........…………………………………………………..…………………………………………

………………………………………………………………..…………………………………….………….

…………………………………….....………………………..………………………………………………

3. Erkläre, warum Flugzeuge gewöhnlich gegen den Wind starten (4 P)

………………………………………………………………..………………………………………………...

……………………………………….………………………..………………………………………………..

………………………………………………………………..………………………………………………...

………………………………………………………………..……...…………………………………………

………………………………………………………………..………………………………………………...

4. In einem Trinkglas wurde ein Teelicht angezündet, ein angefeuchtetes Löschblattauf das Trinkglas gelegt und anschließend ein zweites Trinkglas präzise mit derÖffnung auf das erste Glas gedrückt. Beschreibe und erkläre, was man beobachtenkann. Benutze bei Bedarf auch die Rückseite. (6 P)

………………………………………………………………..………………………………………………...

……………………………………….………………………..………………………………………………..

………………………………………………………………..………………………………………………...

………………………………………………………………..……...…………………………………………

………………………………………………………………..………………………………………………...

5. Zu einem vollständigen Versuchsprotokoll gehört auch die Auswertung. Erläutere,was alles in eine Versuchsauswertung gehört. Löse auf der Rückseite. (4 P)

6. Viel Erfolg!

Test Luft und Fliegen, Gruppe B

Gruppe A

1. wahr, falsch, wahr, falsch, wahr, wahr, wahr,falsch – 8 P

2. In 100 Liter Luft sind 78 Liter Stickstoff, 21Liter Sauerstoff und 1 Liter andere Bestand-teile wie Edelgase und Kohlenstoffdioxidenthalten. – 6 P

3. Startet das Flugzeug mit dem Wind, ver-ringert sich die Rollgeschwindigkeit desFlugzeugs um die Windgeschwindigkeit. Esmüsste mit größerer Geschwindigkeitanfahren. – 4 P

4. Die Luft in der Flasche wird erwärmt unddehnt sich aus. Der Innendruck steigt undder Luftballon wird größer. – 6 P

5. Die beim Experiment gemachten Beob-achtungen und Messwerte werden hier er-klärt. Die aufgestellte Hypothese wird über-prüft. Forscher-Profis gehen auch auf mög-liche Fehler ein, die beim Experimentierengemacht wurden, und schreiben, was mannoch untersuchen könnte. – 4 P

Gruppe B

1. wahr, wahr, falsch, wahr, falsch, falsch,falsch, wahr – 8 P

2. In 100 Liter Luft sind 78 Liter Stickstoff, 21Liter Sauerstoff und 1 Liter andere Be-standteile wie Edelgase und Kohlenstoff-dioxid enthalten. – 6 P

3.Startet das Flugzeug gegen den Wind,addieren sich Rollgeschwindigkeit desFlugzeugs und Windgeschwindigkeit. Eshebt also eher ab. – 4 P

4. Die Luft im unteren Glas ist warm. NachErlöschen des Teelichts kühlt die Luft wiederab und zieht sich zusammen. Da keine Luftnachströmen kann, entsteht im Glas einUnterdruck. Der Luftdruck außen drücktbeide Gläser fest zusammen. – 6 P

5. Die beim Experiment gemachten Beob-achtungen und Messwerte werden hier er-klärt. Die aufgestellte Hypothese wird über-prüft. Forscher-Profis gehen auch aufmögliche Fehler ein, die beim Experimen-tieren gemacht wurden, und schreiben, wasman noch untersuchen könnte. – 4 P

77


Test Luft und Fliegen, Lösungen

1

28 - 25

2

24 - 21

3

20 - 16

4

15 - 11

5

10 - 5

6

4 - 0

78

Anhang

Bresler et al.: Naturwissenschaften 5/6, Berlin,2005.

Full, Roland: Natur und Technik, Arbeitsheftzum naturwissenschaftlichen Arbeiten, 5.Jahrgangstufe, Donauwörth, 2005.

Hammann, Marcus et al.: Fehlerfrei Experi-mentieren. MNU 59/9, 15.7.2006, 292-298.

Konopka, Hans-Peter (Hrsg.): Netzwerk Natur-wissenschaft 5/6, Braunschweig 2005.

Liebers, Prof. Dr. Klaus: Naturwissenschaften– Vom Fliegen, Berlin 1998.

Marquardt, Eva Maria: 14 Stunden ohnePause. Süddeutsche Zeitung, 14./15. Februar2009, S. 22.

Meyer U., Mutz, E.: Faszination Fliegen,Anregungen für Schülerversuche – Impulsefür Lehrkräfte, Unterrichtsmaterialien fürSchulklassen und Lerngruppen ab Jahrgang 5,2. Auflage 2006, Behörde für Bildung undSport, Hamburg.

Press, Hans Jürgen: Spiel – das Wissen schafft,Ravensburg 1967.

Schmidkunz, H.: Experimentieren bewerten.Kompetenzprofil für experimentelles Arbeiten.Unterricht Biologie, Heft 17, 2006, S. 91 – 93.

Scharfenberg, F-J; Bogner, F/X; Klautke, S: Acategory-based video-analysis of students'activities in an out-of-school hands-on genetechnology lesson, International Journal ofScience Education, 30(4), 451-467 (2008).

Schnabel, Ulrich: Hier irrt die Schulweisheit.Warum kann ein Flugzeug fliegen. Die Zeit,17.05.2001.

Wiebel, Klaus: Natur Be-Greifen, Teilsatz 1und 2, Lichtenau, 1998.

Wodzinski, Rita: Wie erklärt man das Fliegenin der Schule, in: Plus lucis 2/99, S. 18-22.

Würmli, Marcel: Der Kinderbrockhaus, Band1-3, 4. Auflage, Mannheim 2004.

http://www.wissen.swr.de/warum/fliegen/themenseiten/t4/s2.html: 27.04.2008, Wie kommt

der Auftrieb zustande? http://www.ifdn.tu-bs.de/chemiedidaktik/agnespockelslabor/download/magie/Zauberdose.pdf: 12.05.2007, Prof. Dr. Petra Mischnick(Projektleitung), Die Zauberdose.

h t tp : / /www.schu l -phys ik .de / lw/pdf /Begleittext.pdf: 23. Juni 2008, Detlef Kaack:Flug & Fliegen, Begleitmaterial für einenPraktikumstag.

http://erlebnis-wissen.lufthansa.com/index.php?id=1302m: 13.07.2008, Klaus Walther(Leitung der Konzernkommunikation derDeutsche Lufthansa AG), Die Aerodynamik.

http://zexperimentis.de/PagesVersucge/312Coanda.html: 25.07.08, Natalie Amecke, Wiebläst man eine Kerze hinter einer Flasche aus?Experiment zum Coanda-Effekt.

http://www.kopfball.de/arcflm.phtml?kbsec=arcflm&selFilm=655&dr=datum: 23. Juni2008, Axel Bach und Dirk Gilson: Warum istdie Luft in der Höhe dünner?

http://www.physikdidaktik.uni-osnabrueck.de/angebote/ptd/ptd2007_vortragsmanus-kript_wodzinski.pdf: 11.11.2008, RitaWodzinski: Druck als Zustandsgröße in derSekundarstufe I.

http://www.hveser.de/kmkprojekt/material/Nawi/Diagnose/Tiefe/Diagnoseinstrument_geeignet/Zweistufiger_Test_Kurzfassung.doc,2.11.2008: Udo Klinger, Entwicklung eineszweistufigen Diagnosetestbogens.

http://www.luftfahrtwerkstatt.de/FMB:13.03.2009: Huwe, Dr. Holger: Die Physik desFliegens, oder Warum fliegen Flugzeuge?Arbeitsmaterialien zu Follow Me Box fürSchülerinnen und Schüler der Klassenstufen 5und 6.

Literaturverzeichnis

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Anhang

Jörg Dresbach Zentrum für Schulbiologie und Unterricht, LI-Hamburg

Karin Elbers Gymnasium Ohlstedt, Hamburg

Heike ElversLI-Hamburg

Detlef KaackLI-Hamburg

Walter Krohn Grüne Schule, Hamburg

Wolfgang PiochGymnasium Buckhorn, Hamburg

Ute Strubel Gymnasium Kaiser-Friedrich-Ufer

Kontaktdaten des Autors Lars Janning, Gymnasium Allee, Zentrum für Schulbiologie und Unterricht, LI-Hamburg [email protected]

Besonderer Dank für Beratung undUnterstützung gilt:

Documents

Luft und Fliegen (PDF)